LT7826：高效集成的开关电容转换器

在电子设计领域，DC - DC 转换器是不可或缺的关键组件，它能满足各种不同的电压转换需求。今天要给大家详细介绍的是 Analog Devices 公司的 LT7826，一款功能强大且高效的全集成式开关电容转换器。

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一、产品特性

1. 宽电压范围与高输出能力

LT7826 的 VHIGH/VLOW 电压范围从 0V/0V 到 17V/8.5V，启动电压仅需 3.45V，能够适应多种不同的电源输入情况。作为电压分压器时，它最大可提供 8A 的输出电流，能满足许多高功率应用的需求。

2. 低功耗与高效率

在关机状态下，其静态电流低至 4µA，有效降低了功耗。而且，它的峰值效率超过 97%，这意味着在能量转换过程中能最大限度地减少能量损失，提高能源利用率。

3. 多种转换模式

具备独立的电压分压器（2:1）、倍压器（1:2）和反相器（1: - 1）转换功能，工程师可以根据具体的设计需求灵活选择合适的转换模式，大大增加了设计的灵活性。

4. 保护与控制功能

拥有软启动功能，可平稳地进入稳态运行，避免了启动时的电流冲击。同时，具备浪涌电流限制和过流保护功能，能有效保护电路和设备安全。还支持并行操作，可实现更高的输出功率。此外，它集成了自举二极管，采用 3mm x 3mm 的 LFCSP 封装，体积小巧，节省了电路板空间。

二、应用领域

1. 电池系统

在电池供电的设备中，LT7826 可以实现高效的电压转换，延长电池的使用寿命，例如在一些便携式的电池供电设备中，它能根据电池电压的变化，稳定地输出所需的电压。

2. 便携式消费电子

像智能手机、平板电脑等便携式消费电子产品，对电源管理芯片的体积和效率要求很高。LT7826 的小封装和高转换效率正好满足了这些需求，有助于实现产品的轻薄化和长续航。

3. 工业应用

在工业环境中，对电源的稳定性和可靠性要求极高。LT7826 的宽电压范围、多种保护功能和高转换效率，使其能够适应复杂的工业环境，为工业设备提供稳定的电源支持。

三、技术规格

1. 电压与电流参数

• VHIGH 电压范围为 0 - 17V，VLOW 电压范围为 0 - 8.5V。
• VHIGH 供电电流在 RUN = 0V 时为 4µA。
• 欠压锁定阈值在 INTVCC 下降和上升时分别为 3.15V 和 3.45V。

2. 导通电阻

不同通道的导通电阻较小，如从 VHIGH 到 SWH 的导通电阻典型值为 15mΩ，这有助于减少导通损耗，提高转换效率。

3. 引脚阈值与电流

RUN 引脚的导通阈值在 - 40°C 至 125°C 范围内为 1.1 - 1.35V，具有 45mV 的滞回。RUN 引脚的上拉电流为 0.55µA。

4. 开关频率与同步

开关频率在全功率开关模式下固定为 500kHz，可通过 MODE 引脚进行同步，同步频率范围为 100kHz 及以上，同步幅度为 2.6V。

四、工作原理

1. 开关电容操作

LT7826 是一款恒频、开环的开关电容/电荷泵转换器。在稳态运行时，内部开关不断地导通和关断，使飞行电容在 SWH 和 SWL 之间与 VLOW 处的电容实现并联或串联。当飞行电容与 VLOW 电容并联时，它们的电压相同；当飞行电容与 VLOW 电容串联到 VHIGH 时，飞行电容电压与 VLOW 电容电压之和等于 VHIGH 电压。通过这种开关电容操作，VLOW 引脚电压在稳态下接近 VHIGH 电压的一半，并且由于在高开关频率下输出阻抗非常低，对可变负载不太敏感。

2. 启动与关机控制

当 RUN 引脚被拉低时，LT7826 进入关机模式，此时大多数内部电路关闭，整个芯片的电流消耗小于 4µA。释放 RUN 引脚后，内部 0.55µA 的电流会将该引脚拉高，当 RUN 引脚电压超过 1.2V 时，内部电路启动，包括为 INTVCC 供电的低压差稳压器。

3. INTVCC 电源与欠压锁定

INTVCC 由内部低压差稳压器（LDO）产生并稳定在 4V，为内部和栅极驱动电路供电。当 VLOW 高于 3.8V 时，INTVCC 由 VLOW 供电；否则，由 VHIGH 供电。当 INTVCC 上升到 3.45V 以上时，LT7826 准备进行开关操作；当 INTVCC 下降到 3.15V 以下时，停止开关操作。

4. MODE 引脚与待机模式

当 RUN 引脚电压高于 1.2V 且 INTVCC 电压高于其欠压锁定阈值时，如果 MODE 引脚电压高于 1.2V，LT7826 开始开关操作；如果 MODE 电压低于 1V，则激活待机模式，此时类似于关机模式，但 INTVCC 电压保持在 4V。此外，MODE 引脚还可用于同步，外部时钟信号频率高于 100kHz 且幅度大于 2.6V 时，开关频率将与该时钟同步并反相。

5. 预平衡模式

当 RUN 引脚电压高于 1.2V、INTVCC 电压高于其欠压锁定阈值且 MODE 引脚电压高于 1.2V 时，LT7826 启动并持续监测 VHIGH 和 VLOW 电压。如果 VLOW 低于 VHIGH / 2 - 265mV 或高于 VHIGH / 2 + 265mV，进入预平衡模式。在预平衡模式下，内部功率 FET 最大电流限制为 485mA，开关频率为 250kHz。当 VLOW 处于 VHIGH / 2 ± 265mV 范围内时，退出预平衡模式，开始全功率开关。

6. 过流保护

在稳态运行中，随着负载电流增加，VLOW 电压线性下降。通过监测 VLOW 与 VHIGH / 2 之间的电压差来实现过流保护。当差值超过 320mV 时，退出全功率开关，将最大功率 FET 电流降低到 485mA。当过流条件消除且 VLOW 回到 VHIGH ± 265mV 范围内时，再次进入全功率开关。

7. FAULT 引脚与故障响应

FAULT 引脚用于故障指示，采用开漏结构。进入全功率开关时，FAULT 引脚释放，可通过外部上拉来指示输出就绪。在预平衡模式、过流或过热等情况下，FAULT 引脚会被拉低。过热阈值为 175°C，超过该温度时所有开关停止；芯片温度必须低于 165°C 才能重新启动开关。

五、电容选择与 PCB 布局

1. 电容选择

在开关电容应用中，飞跨电容和输入/输出电容会流过较大的交流电流，因此强烈推荐使用低 ESR 的陶瓷电容。要确保电容的最大 RMS 电流在规格范围内，可选择额定值更高的电容。由于电容制造商的纹波电流额定值通常基于 2000 小时的寿命，建议进一步降低电容的额定值，或选择额定温度更高的电容。也可将多个电容并联以满足设计中的尺寸或高度要求。一般来说，飞跨电容的电容值越高，其电压纹波越低，开关电容转换器的功率效率也越高。在电压分压器应用中，飞跨电容电压纹波可通过公式 (V{C F L Y _R I P P L E}=frac{I{O U T}}{2 × f{S W} × C{F L Y}}) 估算，选择飞跨电容使满载时的纹波电压约为 100mV 是一个不错的开始。输入电容的 RMS 电流约为负载电流的一半，必须根据最大负载条件进行选择。输出电容的电容值越高，输出电压在开关频率下的纹波就越小。

2. PCB 布局

在进行 PCB 布局时，要确保暴露焊盘 SWH/VLOW/SWL 与 PCB 上的相应引脚牢固连接。所有电容（CFLY/CHIGH/CLOW）应靠近 IC，连接到这些电容的 PCB 走线应足够宽以处理大负载电流。INTVCC 旁路电容应靠近 IC 连接在 INTVCC 和接地平面之间。自举电容应靠近 IC 连接在 BSTH 和 SWH、BSTL 和 SWL 之间。连接到 VHIGH/VLOW/PGND 的 PCB 走线应足够宽以处理大负载电流。对于多层板，VHIGH/VLOW/PGND 平面上应有足够的散热过孔。

六、总结

LT7826 是一款性能卓越的开关电容转换器，它的多种特性和功能使其在电池系统、便携式消费电子和工业应用等领域具有广泛的应用前景。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择转换模式、电容参数，并注意 PCB 布局，以充分发挥 LT7826 的优势。大家在使用 LT7826 进行设计时，有没有遇到过一些特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。