一款IC 適用于多種 DC-DC 拓撲：雙輸出降壓型 IC 也可用于 SEPIC 和升壓應用

ainet.cn 2020年09月04日

引言
工業(yè)系統(tǒng)設計人員和汽車制造商是電源電子產品的重要消費者，他們需要采用完整的可用 DC/DC 轉換器拓撲系列，包括以多種形式組合的降壓、升壓和 SEPIC。理想情況下，每個新項目都可以利用其特有的專用控制器或單片式轉換器 IC 實施性能優(yōu)化，但這是不現(xiàn)實的。
現(xiàn)實情況是，工業(yè)或汽車環(huán)境中使用的每款新芯片必須在通過大量測試確定合格之后，才能用于這些要求苛刻的環(huán)境。為每種應用提供一款不同的 IC 不僅費時，而且成本之高亦讓人望而卻步。更好的選擇是一款可用于多種拓撲、并經過測試和驗證的 IC，從而使其可以在多種應用中重復使用。例如，本文將介紹ADI公司的 LTC3892 降壓型控制器用于 SEPIC（升壓和降壓）及升壓應用的方法。

電路說明和功能
        LTC3892 被設計為一款具有 4.5 V 至 60 V 輸入-輸出電壓范圍（可滿足大多數(shù)汽車和工業(yè)應用的要求）的雙輸出同步降壓型控制器。在此類環(huán)境中，轉換器的電壓輸入會有顯著的變化，包括汽車應用中的冷車發(fā)動和負載突降，或者工業(yè)系統(tǒng)中工廠機器設備關閉和接通時出現(xiàn)的掉電和電壓尖峰所導致的變化。當輸入降至輸出以下時，LTC3892 的原生降壓型拓撲不能調節(jié)輸出電壓，但是 SEPIC 拓撲可以。
        圖 1 示出了一款支持兩個輸出的 SEPIC 解決方案：VOUT1 為 3.3 V/10 A，VOUT2 為 12 V/3 A。輸入電壓范圍為 6 V 至 40 V。VOUT1 作為一個簡單的降壓型轉換器提供，具有一個包括 L1、Q1、Q2 的功率鏈路。為了減少組件數(shù)目，VPRG1 引腳連接至 GND，在內部將 VOUT1 設置為 3.3 V。

圖 1. LTC3892 的電原理圖（SEPIC 和降壓應用中）
        LTC3892 的第二個輸出是一個 SEPIC 轉換器。SEPIC 功率鏈路包括 L2、L3、Q3 和 D1。這里采用了一個具有兩個分立式電感器的非耦合型 SEPIC，因而拓寬了可用電感器的范圍。對于那些成本敏感型設備來說，這是一個重要的考慮因素。
        圖 2 示出了當面對壓降情況時（比如冷車發(fā)動期間）轉換器的運行方式。電源軌電壓 VIN 降至遠低于 12 V 標稱值，但是 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩(wěn)壓狀態(tài)，從而可為關鍵性負載提供穩(wěn)定的電源。圖 3 示出了轉換器在遭遇負載突降等電壓尖峰時的運行方式。VOUT1 和 VOUT2 保持穩(wěn)壓狀態(tài)，甚至在 VIN 飚升至遠高于 12 V 標稱輸入時也不例外。

圖 2顯示了冷車發(fā)動過程。電源軌電壓從 14 V 降至 7 V，但 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

圖 3. 負載突降過程。電源軌電壓從 14 V 升至 24 V，但是 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。
        圖 4 所示為演示電路 DC2727A，是本文中介紹的一款雙輸出轉換器。DC2727A 的 SEPIC 部分可以輕易重新布線為升壓拓撲，方法是去掉一個電感器 L2，并將第二個電感器 L3 替換為合適的升壓扼流圈。

圖 4. 演示電路 DC2727A。LTC3892 控制兩個輸出：一個非耦合型 SEPIC 和一個降壓型轉換器。