在汽車和工業(yè)電子領(lǐng)域，電源管理的高效性與穩(wěn)定性至關(guān)重要。隨著技術(shù)的不斷進步，系統(tǒng)對于電源的要求日益嚴(yán)苛，不僅需要應(yīng)對復(fù)雜多變的輸入電壓條件，還得確保在各種工況下都能為負載提供穩(wěn)定、高效的電力支持。升壓電源拓撲結(jié)構(gòu)因能顯著提升應(yīng)用的通用性，在這兩個領(lǐng)域中愈發(fā)受到青睞。許多系統(tǒng)依賴穩(wěn)定的輸入軌，然而其上游電源輸入軌電壓常出現(xiàn)大幅波動，升壓變換器便成為解決這一問題的關(guān)鍵，它能使新電子設(shè)備輕松連接至任意供電軌，無需重新設(shè)計前端或準(zhǔn)備多個版本以適配不同供電場景。與此同時，升壓控制器還能有力支持對輸入電壓下降高度敏感的電子器件，這在汽車電子設(shè)備中尤為關(guān)鍵，畢竟汽車供電軌電壓在低溫啟動等特殊情況下會明顯降低。

LTC7804：簡化升壓變換器設(shè)計的利器

LTC7804 的出現(xiàn)，極大地簡化了升壓變換器的設(shè)計流程，且絲毫未對其先進性能造成負面影響。這款控制器具備眾多突出特性，低靜態(tài)電流可有效延長汽車和常開系統(tǒng)的電池使用壽命，減少不必要的電量損耗。單輸出同步整流技術(shù)則顯著提升了電源轉(zhuǎn)換效率，降低了能量在轉(zhuǎn)換過程中的浪費。其寬輸入電壓范圍高達 40V，輸出電壓可達 36V，能夠適應(yīng)極為復(fù)雜的輸入電壓環(huán)境，無論是高電壓還是低電壓輸入，都能穩(wěn)定工作。展頻(SSFM)功能的引入，有助于降低電磁干擾，使設(shè)備在運行過程中對周圍電子設(shè)備的干擾減到最小。此外，內(nèi)部充電泵更是為高效、低電磁干擾的 PassThru?操作提供了有力保障。

升壓變換器的實際應(yīng)用 ——12V 輸入至 24V 輸出

以一款將 12V 輸入升壓至 24V 輸出的升壓變換器為例，它充分展現(xiàn)了升壓變換器的獨特優(yōu)勢。該變換器不僅能提供穩(wěn)定的中間輸出軌，還能使系統(tǒng)有效抵御前端電壓下降的影響，就如同汽車啟動時蓄電池供電軌電壓下降的情況。從其原理圖來看，由低引腳數(shù)控制器 LTC7804、底部 FET Q1、頂部 FET Q2、扼流圈 L1 和輸入 / 輸出濾波器構(gòu)成，元件數(shù)量精簡，卻能輸出 6A 的電流。在實際應(yīng)用中，當(dāng)輸入電壓較低時，會適當(dāng)降低輸出電流，以此確保輸入電流低于 17.5A，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在該解決方案中，通過將 MODE 引腳連接至 GND，可調(diào)用 Burst Mode^{®} 操作，在輕負載條件下也能保持高效率;將 PLLIN/SPREAD 引腳連接至 INTV_{CC}，能將開關(guān)頻率設(shè)置為 SSFM 操作，輕松滿足已公布的 EMI 標(biāo)準(zhǔn)要求。值得一提的是，該設(shè)計既可用專用的電流檢測電阻進行測試，也可選用 DCR 檢測電阻替代電流檢測電阻，為設(shè)計提供了更多靈活性。

抑制輸入電壓下降與直通模式操作

在汽車音頻放大器和前置放大器的供電應(yīng)用中，LTC7804 發(fā)揮著重要作用。其具備雙重目標(biāo)，一方面可抑制輸入電壓驟降，例如在低溫啟動期間，確保音頻設(shè)備的穩(wěn)定供電;另一方面，當(dāng)輸入電壓高于輸出電平時，能將輸入直接連接至輸出，大幅提升效率，如在負載突降期間。在此應(yīng)用中，前置放大器電源的電壓輸出通常設(shè)置略低于典型 12V 汽車電壓軌的輸入電壓，約為 10V。當(dāng)輸入電壓等于或高于該設(shè)定值時，輸入直接傳遞到輸出;若輸入電壓低于所需中間電壓，升壓變換器則將輸出維持在設(shè)定值，這種直接從輸入到輸出的操作模式即直通模式。在實際測試中，當(dāng)輸入電壓從 14V 開始，高于預(yù)設(shè)的變換器輸出電壓 10V 時，上管 MOSFET Q1 的柵極為高，Q1 開啟，LTC7804 內(nèi)置充電泵可使變換器維持此狀態(tài)，輸入電壓直接輸出，實現(xiàn)直通模式。即便輸入電壓降至 5V，輸出電壓仍能穩(wěn)定保持在 10V，一旦輸入電壓低于預(yù)設(shè)值，開關(guān)操作立即啟動，精準(zhǔn)維持輸出電壓。該解決方案中，兩個變換器的開關(guān)頻率約為 500kHz，在效率和尺寸間達成良好平衡，若需進一步減小電感尺寸，開關(guān)頻率可提升至 3MHz。

直通升壓控制器的優(yōu)勢與展望

LTC7804 控制器憑借其出色的性能，顯著簡化了高效升壓變換器的設(shè)計過程。通過使用相同原理圖并靈活更改外部元件，即可輕松調(diào)整可用輸出功率，滿足不同場景下的功率需求。高開關(guān)頻率不僅提升了功率轉(zhuǎn)換效率，還能顯著減小電感尺寸，為設(shè)備的小型化設(shè)計提供了可能。當(dāng)輸入電壓大幅波動，無論是遠低于還是遠高于輸出電平時，內(nèi)置充電泵和同步整流技術(shù)都能確保較高效率，使其成為汽車電子設(shè)備控制器的不二之選。展望未來，隨著汽車和工業(yè)領(lǐng)域?qū)?a href="/tags/電源管理" target="_blank">電源管理要求的持續(xù)提升，直通升壓控制器有望在更多復(fù)雜場景中發(fā)揮關(guān)鍵作用，不斷推動相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，為系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行提供更堅實的保障。