【導(dǎo)讀】諸如 LTC?3890 (雙路輸出) 和 LTC3891 (單路輸出) 等高電壓降壓型 DC/DC 控制器憑借其極寬的輸入電壓范圍(4V至60V)，因而在汽車(chē)應(yīng)用中廣受歡迎，并免除了增設(shè)吸振器和電壓抑制電路的需要。另外，這些控制器還很適合那些不需要電流隔離的48V電信應(yīng)用。
在這些控制器的典型應(yīng)用中，該 I C 的電源電壓(INTVCC) 由內(nèi)置 LDO 提供。該 LDO 可從高達(dá) 60V的輸入電壓產(chǎn)生 5V 輸出，以偏置控制電路并提供功率 FET 柵極驅(qū)動(dòng)。這種內(nèi)置的偏置方案雖然簡(jiǎn)單，但效率不高。在那些輸入電壓始終很高的應(yīng)用中 (例如：48V 電信應(yīng)用)，功率損失會(huì)相當(dāng)大。減少偏置轉(zhuǎn)換中的功率損失不僅能提升效率，而且還可降低控制器外殼的工作溫度。
采用 EXTVCC 來(lái)改善效率
LTC3890 和 LTC3891 控制器引人關(guān)注的特點(diǎn)之一是外部電源輸入 (EXTVCC)。這是第二個(gè)內(nèi)置的 LDO，可用于給芯片施加偏置。當(dāng)輸入電壓始終很高時(shí)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 (它被饋入 EXTVCC) 進(jìn)行降壓來(lái)產(chǎn)生偏置電壓可具有更高的效率，而不是從高輸入電壓產(chǎn)生5V INTVCC。
圖 1 示出了這種方案的方框圖。只要輸出電壓高于4.7V，輸出就可以直接連接至芯片的 EXTVCC 引腳。然而，當(dāng)輸出低于 4.7V 時(shí)，則必需增設(shè)額外的電路(在下一節(jié)中闡述)。
圖 1：說(shuō)明外部偏置方案的方框圖
用于 < 4.7V 輸出電壓的電壓倍增器
當(dāng)控制器的輸出低于 4.7V 時(shí)，必須對(duì)其實(shí)施升壓以使內(nèi)置 LDO 正常工作。只要輸出高于 2.5V，則采用一個(gè)簡(jiǎn)單的電壓倍增器即可解決這一問(wèn)題。當(dāng)輸出低于2.5V時(shí)，則可使用一個(gè)基于多諧振蕩器的電路。
圖 2 示出了一款適合 2.5V 至 4.7V 輸出電壓的簡(jiǎn)單和低成本解決方案。這是一種基于小型 P 溝道和 N 溝道MOSFET (Q1 和 Q2) 的電壓倍增器方案。這些晶體管的柵極受控于底端柵極驅(qū)動(dòng)器 (控制器的 BG)。當(dāng) BG為高電平時(shí)，Q2 導(dǎo)通，Q1 關(guān)斷，而電容器 C1 則通過(guò)D1 從輸出電壓 VOUT 充電。當(dāng) BG 為低電平時(shí)，Q2關(guān)斷，Q1導(dǎo)通，電容器C1向EXTVCC輸送一個(gè)接近2 ? VOUT的電壓。
圖 2：電壓倍增器可從 2.5V 至 4.7V 的VOUT 提供外部偏置電壓
圖 3 示出了一款針對(duì)低于 2.5V 的解決方案。該電路包括一個(gè)基于晶體管 Q1 和 Q2 的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器和一個(gè)基于 N 溝道 Q3 及電感器 L1 的升壓電路。Q1和Q2由INTVCC施加偏置，而輸出電壓VOUT被提升至5V (用于給EXTVCC饋電)。多諧振蕩器頻率設(shè)定在 50kHz，以最大限度地抑制 EMI 特征信號(hào)。脈沖寬度由電阻器R1和R2之比來(lái)確定，依據(jù)的公式如下：
圖 3：受控于非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的升壓電路 圖 4：LTC3890 / LTC3891 的效率改善用于 <2.5V 的 VOUT
結(jié)論
通過(guò)采用控制器的輸出電壓給 IC 供電 (而不是讓內(nèi)部 LDO 產(chǎn)生偏置電壓)，可以顯著地改善高輸入電壓DC/DC 控制器的效率。對(duì)于 30V 以上的輸入電壓，當(dāng)把一個(gè)電壓倍增器電路用于一個(gè) 3.3V/5A 輸出時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 2% 至 3% 的效率提升幅度 (見(jiàn)圖 4)。如圖所示，采用基于多諧振蕩器之電路的 1.8V/7A 轉(zhuǎn)換器也獲得了相似的效率提升。
圖 4：LTC3890 / LTC3891 的效率改善
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