LT8337/LT8337 - 1：低功耗同步升压DC/DC转换器的卓越之选

在电子设计领域，DC/DC转换器是不可或缺的组件，它能高效地将输入电压转换为所需的输出电压。今天，我们要深入探讨的是凌力尔特（现ADI）的LT8337/LT8337 - 1低 (I_{Q}) 同步升压DC/DC转换器，它在众多应用场景中展现出了卓越的性能。

文件下载：LT8337.pdf

一、产品概述

LT8337/LT8337 - 1采用了Silent Switcher架构和可选的扩频频率调制（SSFM）技术，在高频开关时能有效降低电磁干扰（EMI）排放，同时保持高转换效率。其宽输入/输出电压范围、低 (V_{IN}) 引脚静态电流以及100%占空比能力，使其非常适合电池供电系统和通用升压应用。

1. 关键特性

• Silent Switcher架构：显著降低EMI排放，满足严格的电磁兼容性要求。
• 超低EMI：采用特殊设计和技术，减少对周围电子设备的干扰。
• 可选扩频频率调制：进一步降低EMI，可根据具体应用需求选择开启。
• 集成28V、5A功率开关：提供强大的功率转换能力。
• 宽输入电压范围：2.7V至28V，适应多种电源输入。
• 输出电压可编程：最高可达26V，满足不同应用的电压需求。
• 低静态电流：关机时仅0.3µA，轻载时也能保持低功耗。
• 100%占空比能力：在特定模式下可实现连续导通，提高转换效率。
• 外部补偿（LT8337 - 1）：可实现快速瞬态响应，增强系统稳定性。
• 电源良好监测（LT8337）：方便用户实时了解输出电压状态。
• 可调且可同步：开关频率范围为300kHz至3MHz，可根据需要进行调整。
• 轻载脉冲跳跃或突发模式操作：提高轻载效率，延长电池续航时间。
• 小型16引脚（3mm × 3mm）LQFN封装：节省电路板空间，便于集成。

二、电气特性

1. 输入输出电压与电流

• 输入电压范围：2.7V至28V，能适应多种电源输入。
• 关机时 (V_{IN}) 静态电流：典型值为0.3µA，极低的功耗有助于延长电池寿命。
• 突发模式下 (V_{IN}) 静态电流：LT8337为4µA，LT8337 - 1为23µA。
• 直通模式下 (V_{IN}) 静态电流：LT8337为15µA，LT8337 - 1为30µA。

2. 反馈调节电压

反馈调节电压典型值为1.000V，精度较高，不同等级（E - Grade、J - Grade）有细微差异。

3. 开关频率

通过连接不同阻值的电阻到RT引脚，可将开关频率编程在300kHz至3MHz范围内，具体阻值与频率对应关系可参考文档中的表格。

4. 其他特性

还包括软启动时间、EN/UVLO阈值电压、PG引脚阈值偏移等特性，这些特性为系统设计提供了更多的灵活性和可靠性。

三、典型应用

1. 高效升压转换器

以高 效5V至13V输入、2MHz、15V输出升压转换器为例，该应用展示了LT8337在实际电路中的性能表现。通过合理选择电感、电容等元件，可实现较高的转换效率和稳定的输出电压。

2. 其他典型应用

文档中还给出了多个典型应用电路，如2.85V至4.2V输入、2MHz、5V输出；5V至15V输入、2MHz、12V输出等，这些应用涵盖了不同的输入输出电压范围和负载电流，为工程师提供了丰富的设计参考。

四、工作原理

1. 固定频率电流模式控制

LT8337/LT8337 - 1采用固定频率、电流模式控制方案，通过开关逻辑和电荷泵模块控制功率开关的导通和关断，实现对输出电压的精确调节。

2. 直通模式

当 (V{IN}) 高于 (V{OUT}) 且 (V{OUT}) 高于其调节电压时，IC进入直通模式，此时同步功率开关M2持续导通，功率开关M1持续关断， (V{OUT}) 与 (V_{IN}) 基本短路，降低功耗。

3. 模式选择

通过SYNC/MODE引脚可选择多种操作模式，如突发模式、脉冲跳跃模式、带扩频频率调制的模式等，以优化转换器性能。

五、应用信息

1. 编程 (V_{IN}) 开启和关闭阈值

通过EN/UVLO引脚和电阻网络，可精确编程 (V_{IN}) 的开启和关闭阈值，同时可使用大阻值电阻减少对轻载效率的影响。

2. (INTV_{CC}) 调节器

内部LDO调节器产生3.5V电源，为驱动器和内部偏置电路供电。使用时需注意旁路电容的选择和布局，以确保良好的性能。

3. 轻载操作

在轻载时，可选择突发模式或脉冲跳跃模式以提高效率。突发模式下，通过降低开关频率维持输出电压，减少输入静态电流和输出电压纹波；脉冲跳跃模式下，内部时钟始终保持工作，输出纹波和音频噪声较低。

4. 开关频率和同步

开关频率的选择需在效率和元件尺寸之间进行权衡。LT8337/LT8337 - 1可通过RT引脚编程开关频率，还可同步到外部时钟源。

5. 扩频频率调制

该功能可进一步降低EMI排放，用户可通过SYNC/MODE引脚选择带扩频频率调制的操作模式。

6. (V{IN}) 到 (V{OUT}) 直通模式

在特定应用中，当 (V{IN}) 高于 (V{OUT}) 时，IC进入直通模式，此时 (V_{IN}) 引脚静态电流较低。同时，IC具备多种条件下退出直通模式的机制，以确保系统的稳定性。

7. FB电阻网络和空载静态电流

通过合理选择FB电阻网络的阻值，可降低空载输入静态电流，提高轻载效率。同时，需注意使用大阻值电阻时的系统稳定性。

8. 过压锁定

LT8337/LT8337 - 1会持续监测 (V_{OUT}) 引脚电压，当超过约28V时，停止开关操作，待电压下降后恢复正常。

9. 开关频率折返

当 (V{IN}) 接近 (V{OUT}) 时，为避免输出纹波过大，IC采用开关频率折返功能，平滑降低开关频率。

10. 启动

为限制启动时的峰值开关电流和 (V_{OUT}) 过冲，IC具备内部软启动电路，可逐渐充电输出电容，同时限制启动峰值开关电流。

11. 元件选择

• 电感选择：根据输出电压、输入电压、开关频率和电感纹波电流等因素选择合适的电感值，同时需考虑电感的饱和和RMS电流额定值。
• 输入电容选择：输入电容的电压额定值应超过最大输入电压，其值与源阻抗有关。
• 输出电容选择：输出电容需具备低阻抗和良好的瞬态响应，同时可添加前馈电容提高性能。此外，还需注意输出电容的类型和布局。

12. 输出功率良好监测（LT8337）

当FB电压在调节点的±8%范围内时，PG引脚输出高阻抗；否则，内部下拉器件将PG引脚拉低。同时，PG引脚在多种故障条件下也会被拉低。

13. 频率补偿（LT8337 - 1）

LT8337 - 1的 (V_{C}) 引脚可用于优化环路补偿，设计补偿网络时需根据具体应用和输出电容类型进行调整。

14. 电路板布局

合理的电路板布局对于降低EMI和提高效率至关重要。需注意 (V_{OUT}) 旁路电容的布局、SW和BST节点的尺寸、FB和RT节点的屏蔽等。

15. 热考虑

在PCB布局中需注意散热，可通过扩展接地平面和添加热过孔降低热阻。同时，IC具备内部过温保护功能，当结温超过170°C时会关闭IC。

六、总结

LT8337/LT8337 - 1是一款功能强大、性能卓越的低功耗同步升压DC/DC转换器。其丰富的特性和灵活的操作模式使其适用于各种电池供电系统和通用升压应用。在设计过程中，工程师需根据具体应用需求，合理选择元件、优化电路板布局，并注意热管理等问题，以充分发挥该转换器的优势。

你是否在设计中遇到过类似的DC/DC转换器应用问题？对于LT8337/LT8337 - 1的使用，你有什么独特的见解或经验？欢迎在评论区分享交流。