傳統(tǒng)上，電信和數(shù)據(jù)通信設(shè)備為系統(tǒng)總線提供負(fù)直流輸出電壓，例如-48 V。原因很簡(jiǎn)單：直流電壓可以保持低噪音，并且很容易從普通的鉛酸電池產(chǎn)生，通常在12伏左右。此外，負(fù)電源可使電纜和銅線遠(yuǎn)離腐蝕。通常，在服務(wù)器和計(jì)算機(jī)等應(yīng)用中，這種未調(diào)節(jié)的負(fù)直流輸出電壓被反轉(zhuǎn)為正母線電壓，用于驅(qū)動(dòng)各種降壓轉(zhuǎn)換器，這些降壓轉(zhuǎn)換器必須在高輸出電流下產(chǎn)生穩(wěn)定的低直流電壓，以驅(qū)動(dòng)各種電子在系統(tǒng)板上加載。此類系統(tǒng)板還使用放大器，運(yùn)算放大器和傳感器等功能，這些功能可在穩(wěn)壓，負(fù)電源或分離電源上工作，以保持AC信號(hào)的清潔。

將此未調(diào)節(jié)的負(fù)電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓負(fù)電源或調(diào)節(jié)的負(fù)升壓電壓以及正調(diào)節(jié)電壓并非無(wú)足輕重。使用分立組件時(shí)，每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都很復(fù)雜且耗時(shí)。更重要的是，它不能保證性能，并且在占用更多電路板空間的同時(shí)可以降低成本。

為了使設(shè)計(jì)人員能夠輕松完成這項(xiàng)任務(wù)，凌力爾特公司開(kāi)發(fā)了一種新穎的同步多拓?fù)?a href="http://www.nxhydt.com/tags/dc/dc/" target="_blank">DC/DC控制器LT8709，可通過(guò)負(fù)輸入輕松配置降壓，升壓，降壓 - 升壓和反相拓?fù)洌蛊溥m用于各種電源設(shè)計(jì)。此外，它的同步操作意味著輸出二極管被高效率的P溝道MOSFET取代，從而提高了效率，并允許更高的輸出電流高達(dá)20 A.因此，它消除了通常在介質(zhì)中所需的散熱器。高功率應(yīng)用，使設(shè)計(jì)人員能夠生成各種具有負(fù)輸入電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換解決方案，適用于各種電源設(shè)計(jì)。

本文研究了這種新型DC/DC控制器的架構(gòu)，以了解為什么它很容易產(chǎn)生降壓，升壓和降壓 - 升壓，以及反向負(fù)輸入電壓拓?fù)洹３私沂酒洫?dú)特的功能和特性之外，我們還將展示基于LT8709的負(fù)極到負(fù)極和負(fù)極到正極DC/DC轉(zhuǎn)換解決方案的工作示例，以滿足所需的輸出負(fù)載電流。還將討論設(shè)計(jì)示例的測(cè)量性能結(jié)果。

多拓?fù)淇刂破?/p>

根據(jù)Linear的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)理Albert Wu的說(shuō)法，DC/DC控制器的反饋電路是獨(dú)一無(wú)二的。如圖1所示，單反饋（FBY）引腳將多拓?fù)淇刂破髋渲脼榻祲海龎海祲?- 升壓或反相轉(zhuǎn)換器。該架構(gòu)可確保FBY引腳的電壓始終相對(duì)于控制器芯片的接地（GND）引腳。連接在VOUT和FBY引腳之間的電阻RFBY使用以下公式計(jì)算：。

對(duì)于負(fù)輸出電壓，（1）

對(duì)于正輸出電壓，（2）

圖1：LT8709負(fù)輸入同步多拓?fù)涞膬?nèi)部框圖DC/DC控制器。

LT8709還具有創(chuàng)新的EN/FBIN引腳電路，允許緩慢變化的輸入信號(hào)和可調(diào)節(jié)的欠壓鎖定（UVLO）功能。該引腳還用作輸入電壓調(diào)節(jié)，以避免高阻抗輸入電源崩潰。還集成了諸如頻率折返，熱關(guān)斷和軟啟動(dòng)等附加功能。 LT8709的軌到軌輸出電流檢測(cè)允許控制器配置為限流應(yīng)用，如電池或電容充電。此外，它還具有PG引腳，用于電源良好指示。

使用內(nèi)部振蕩器，控制器的開(kāi)關(guān)頻率可以通過(guò)電阻RT輕松設(shè)置在100 kHz和750 kHz之間，電阻RT從RT引腳連接到-VIN引腳。但是，它也可以與外部時(shí)鐘同步。 LT8709采用20引腳TSSOP封裝。

選擇開(kāi)關(guān)頻率是效率和元件尺寸之間的權(quán)衡。雖然低開(kāi)關(guān)頻率通過(guò)降低MOSFET損耗來(lái)提高效率，但它需要更大的電感和/或電容來(lái)維持低輸出紋波電壓。

該輸入范圍為-4.5 V至-80 V，可配置各種DC/DC轉(zhuǎn)換解決方案。讓我們首先使用負(fù)降壓轉(zhuǎn)換器，如圖2所示。在此應(yīng)用中，LT8709拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從更負(fù)的輸入電壓產(chǎn)生負(fù)輸出電壓。根據(jù)這種設(shè)計(jì)（取自控制器的數(shù)據(jù)手冊(cè)），該電路在-16 VDC至-30 VDC的輸入電壓下，在8.5 A時(shí)產(chǎn)生-12 VDC。用于計(jì)算外部無(wú)源元件（包括電感）值的公式在數(shù)據(jù)表 ¹ 的表1中給出。在此設(shè)計(jì)中，反饋電阻RFBY1和RFBY2通過(guò)將FBY引腳相對(duì)于GND引腳調(diào)節(jié)至-1.234 V來(lái)設(shè)置輸出電壓。

圖2：LT8709配置為負(fù)到負(fù)極降壓轉(zhuǎn)換器。元件值的開(kāi)關(guān)頻率為250 kHz，-16 VDC至-30 VDC輸入至-12 VDC輸出，負(fù)載電流為8.5 A.

描述此配置的負(fù)載電流變化的測(cè)量效率響應(yīng)在圖3中，負(fù)輸入（-VIN）為-24 V.曲線表明從低負(fù)載到高負(fù)載的轉(zhuǎn)換效率保持在90％以上。從中負(fù)載到滿負(fù)載，它超過(guò)95％。同樣，輸出負(fù)載階躍的瞬態(tài)響應(yīng)非常高。

圖3：輸入電壓VIN = -24 V時(shí)的效率和功率損耗與負(fù)載電流的關(guān)系。

類似地，圖4顯示了負(fù)向正反相轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在此設(shè)計(jì)中，LT8709從負(fù)輸入電壓產(chǎn)生正5 V輸出電壓，具有更大，相等或更小的幅度。單個(gè)反饋電阻RFBY通過(guò)參考GND引腳電壓將FBY引腳調(diào)節(jié)至-15.8 mV來(lái)設(shè)置輸出電壓。該逆變器設(shè)計(jì)的元件值基于LT8709數(shù)據(jù)手冊(cè) ¹ 的表2中提供的公式。

圖4：Linear Tech的LT8709配置為負(fù)向正反相轉(zhuǎn)換器，在4 A負(fù)載電流下產(chǎn)生正5 V輸出電壓從-4.5 V至-42 V的負(fù)輸入電壓范圍。

LT8709的數(shù)據(jù)手冊(cè)還提供了拓?fù)涮囟ǖ牟季种改希詫?shí)現(xiàn)電源電路的最佳散熱，效率和EMI性能。遵循這些指導(dǎo)原則將有助于您實(shí)現(xiàn)所需的性能。

雖然本文僅提供了兩個(gè)基于LT8709的設(shè)計(jì)實(shí)例，負(fù)降壓和反相轉(zhuǎn)換器，但產(chǎn)品數(shù)據(jù)表詳細(xì)介紹了其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的解決方案，即負(fù)降壓 - 升壓和負(fù)升壓。簡(jiǎn)而言之，LT8709是一款多功能控制器，使設(shè)計(jì)人員能夠使用單個(gè)反饋電阻，兩個(gè)同步MOSFET和一些無(wú)源元件生成各種負(fù)輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案。

有關(guān)本文中討論的同步降壓控制器和穩(wěn)壓器的更多信息，請(qǐng)使用提供的鏈接訪問(wèn)Digi-Key網(wǎng)站上的產(chǎn)品頁(yè)面。

參考

1. T8709數(shù)據(jù)表