精确的恒流、恒压 20A电源确保超级电容器和锂离子电池的安全充电

许多应用需要能够精确调节电压和精确限制输出电流的电源，但很少有解决方案可以通过单个IC同时实现这两点。系统设计人员通常必须在一个特性的精度和另一个特性的精度之间进行权衡，方法是选择具有粗电流限值的高增益、高精度稳压器或具有粗电压钳位的高精度电流稳压器。

LT3741 通过在单个 IC 中组合一个准确的电流稳压器和一个准确的稳压器，简化了恒定电流、恒定电压稳压器的设计，从而消除了电源系统设计的权衡。LT®3741 是一款同步降压型 DC/DC 控制器，专为调节高达 20A 的输出电流和高达 34V 的输出电压而设计，具有 ±6% 的电流调节准确度和 ±1.5% 的电压准确度。由于 LT3741 的平均电流模式控制架构，可实现近乎理想的恒定电压和恒定电流调节。如图1所示，电压和电流环路之间的过渡是无缝的，而且非常清晰。

图1.V外与我外适用于 200W、10V/20A 恒流、恒压降压转换器。

一种独特的拓扑结构允许 LT3741 同时吸收电流和拉出电流。通过模拟控制引脚 CTRL1 和 CTRL2 实现精确的负载电流控制。开关频率可在 200kHz 至 1MHz 范围内进行编程，并同步至一个 300kHz 至 1MHz 的外部时钟。

单节锂离子电池充电器提供 10A 的充电电流

锂离子电池充电的安全性和热限制意味着充电器必须能够仔细控制充电电流和电压。理想情况下，微控制器可以在初始和浮充阶段精确地节流充电电流。这迫使使用具有精确可调电流控制、热限制功能和精确电压限制的电流调节方案。

LT3741 可轻松满足这些要求。图 2 示出了配置为锂离子电池充电器的 LT3741，其最大电流限值设置为 10A，电压限值设定为 4.2V。充电电流与输出电压无关，可通过 CTRL0 调节至 1A。V的分压器裁判至 CTRL2 提供使用温度相关电阻器的热限值控制。

图2.10A单节锂离子电池充电器。

随着电流和电压控制之间的急剧转换，LT3741 允许电池以恒定电流充电至电压调节点，从而提供系统可靠性和安全性。该解决方案的效率约为 93%。

热降额负载电流

对于任何大功率稳压器来说，适当的热管理对于保护负载并减少系统范围损坏的机会都是必不可少的。LT3741 采用 CTRL2 引脚来减小调节的电感器电流。当 CTRL2 低于 CTRL1 引脚上的模拟控制电压时，调节电流就会减小。温度降额使用来自 V 的温度相关电阻分压器进行编程裁判引脚接地。

超级电容器充电器

超级电容器正在许多应用中取代铅酸电池，从用于无绳工具的快速充电电源到用于微处理器的短期备用电源，再到车辆和移动防御应用。尽管这些应用中的每一个都从使用超级电容器中获得不同的好处，但它们都需要仔细控制充电电流和电压限制，以防止系统范围的损坏或对超级电容器的损坏。无论输出电压如何，充电电源都必须为超级电容器提供精确调节的电流源，同时提供精确的电压限制以防止过度充电。

图3所示为具有20V稳压输出电压的5A超级电容充电器。LT3741 利用一个宽输入共模范围误差放大器进行电流调节，通过宽输出电压范围（包括输出短路）提供准确的充电电流。这对于防止过度散热和限制完全放电的超级电容器内的充电电流至关重要。在图 4 中，该充电器的输出电压与输出电流的关系图，显示了 LT3741 将电流调节维持到一个几乎短路的输出中。

图3.具有 20V 稳压输出的 5A 超级电容器充电器。

图4.输出电压与负载电流的关系，用于 5V/20A 超级电容器充电器。

图5.20A超级电容器充电器的效率和功率损耗与负载电流的关系。

强大的栅极驱动器和高电流LDO

现代高电流开关功率MOSFET采用低电阻驱动器驱动时效率最高，可降低过渡损耗。LT3741 内置非常强大的栅极驱动器。LG 和 HG PMOS 上拉驱动器导通电阻典型值为 2.3Ω。LG和HG NMOS下拉驱动器的导通电阻通常小于1.3Ω。虽然栅极驱动器降低了损耗，但 LT3741 还能够在负载电流超过 20A 的情况下并联驱动两个高电流 MOSFET。LT3741 利用一个 5V 内部高电流低压差稳压器，为栅极驱动器提供高达 50mA 的电流。

100W 20V/5A 恒流/恒压降压转换器

LT3741 可用作一种通用电源解决方案，其中需要准确的输出电流限值。图6所示为500kHz、100W、20V/5A恒流、恒压转换器。平均电流模式控制使 LT3741 保持稳定，并使其能够轻松满足任何输出电压或电流要求。为了提供额外的保护，LT3741 采用一种共模闭锁电路，以防止输出超过电流控制环路误差放大器的输入共模范围。

图6.100W 20V/5A 恒流、恒压降压转换器。

紧凑型解决方案

LT3741 采用 20 引脚裸露焊盘 TSSOP 或 20 引脚 4mm × 4mm 裸露焊盘 QFN 封装，从而创建了一个完整、不折不扣的电源解决方案，其占用的尺寸仅为 1.5 英寸2.该器件专为与低电感、高饱和电流电感器配合使用而设计，可进一步减小电路板面积和型材高度。图7所示为产生6V/20A恒流、恒压输出的演示电路。这种特殊设计中的组件具有标准占位面积，因此可以轻松切换它们以调整输出电流限制和调节电压。

图7.DC1602A 大功率恒流恒压演示电路。

结论

LT3741 为具有近乎理想的电压和电流调节特性的恒定电流和恒定电压应用提供了准确的电流和电压调节。高增益电流控制环路和同样高增益电压控制环路的组合放宽了其他电源组件的容差要求，从而降低了总体成本、复杂性和电路板尺寸。平均电流模式控制允许使用低值、低成本、高饱和电流电感器，以进一步减小电路板占板面积。考虑到当今电池和超级电容器充电器的需求，以及系统对高精度电流限制和电压调节的要求，LT3741 提供了一种通用的电源解决方案。

审核编辑：郭婷