LT8337/LT8337 - 1：低功耗同步升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，DC/DC轉(zhuǎn)換器是不可或缺的組件，它能高效地將輸入電壓轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓。今天，我們要深入探討的是凌力爾特（現(xiàn)ADI）的LT8337/LT8337 - 1低 (I_{Q}) 同步升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，它在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

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一、產(chǎn)品概述

LT8337/LT8337 - 1采用了Silent Switcher架構(gòu)和可選的擴頻頻率調(diào)制（SSFM）技術(shù)，在高頻開關(guān)時能有效降低電磁干擾（EMI）排放，同時保持高轉(zhuǎn)換效率。其寬輸入/輸出電壓范圍、低 (V_{IN}) 引腳靜態(tài)電流以及100%占空比能力，使其非常適合電池供電系統(tǒng)和通用升壓應(yīng)用。

1. 關(guān)鍵特性

• Silent Switcher架構(gòu)：顯著降低EMI排放，滿足嚴(yán)格的電磁兼容性要求。
• 超低EMI：采用特殊設(shè)計和技術(shù)，減少對周圍電子設(shè)備的干擾。
• 可選擴頻頻率調(diào)制：進一步降低EMI，可根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇開啟。
• 集成28V、5A功率開關(guān)：提供強大的功率轉(zhuǎn)換能力。
• 寬輸入電壓范圍：2.7V至28V，適應(yīng)多種電源輸入。
• 輸出電壓可編程：最高可達(dá)26V，滿足不同應(yīng)用的電壓需求。
• 低靜態(tài)電流：關(guān)機時僅0.3μA，輕載時也能保持低功耗。
• 100%占空比能力：在特定模式下可實現(xiàn)連續(xù)導(dǎo)通，提高轉(zhuǎn)換效率。
• 外部補償（LT8337 - 1）：可實現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。
• 電源良好監(jiān)測（LT8337）：方便用戶實時了解輸出電壓狀態(tài)。
• 可調(diào)且可同步：開關(guān)頻率范圍為300kHz至3MHz，可根據(jù)需要進行調(diào)整。
• 輕載脈沖跳躍或突發(fā)模式操作：提高輕載效率，延長電池續(xù)航時間。
• 小型16引腳（3mm × 3mm）LQFN封裝：節(jié)省電路板空間，便于集成。

二、電氣特性

1. 輸入輸出電壓與電流

• 輸入電壓范圍：2.7V至28V，能適應(yīng)多種電源輸入。
• 關(guān)機時 (V_{IN}) 靜態(tài)電流：典型值為0.3μA，極低的功耗有助于延長電池壽命。
• 突發(fā)模式下 (V_{IN}) 靜態(tài)電流：LT8337為4μA，LT8337 - 1為23μA。
• 直通模式下 (V_{IN}) 靜態(tài)電流：LT8337為15μA，LT8337 - 1為30μA。

2. 反饋調(diào)節(jié)電壓

反饋調(diào)節(jié)電壓典型值為1.000V，精度較高，不同等級（E - Grade、J - Grade）有細(xì)微差異。

3. 開關(guān)頻率

通過連接不同阻值的電阻到RT引腳，可將開關(guān)頻率編程在300kHz至3MHz范圍內(nèi)，具體阻值與頻率對應(yīng)關(guān)系可參考文檔中的表格。

4. 其他特性

還包括軟啟動時間、EN/UVLO閾值電壓、PG引腳閾值偏移等特性，這些特性為系統(tǒng)設(shè)計提供了更多的靈活性和可靠性。

三、典型應(yīng)用

1. 高效升壓轉(zhuǎn)換器

以高 效5V至13V輸入、2MHz、15V輸出升壓轉(zhuǎn)換器為例，該應(yīng)用展示了LT8337在實際電路中的性能表現(xiàn)。通過合理選擇電感、電容等元件，可實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定的輸出電壓。

2. 其他典型應(yīng)用

文檔中還給出了多個典型應(yīng)用電路，如2.85V至4.2V輸入、2MHz、5V輸出；5V至15V輸入、2MHz、12V輸出等，這些應(yīng)用涵蓋了不同的輸入輸出電壓范圍和負(fù)載電流，為工程師提供了豐富的設(shè)計參考。

四、工作原理

1. 固定頻率電流模式控制

LT8337/LT8337 - 1采用固定頻率、電流模式控制方案，通過開關(guān)邏輯和電荷泵模塊控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)對輸出電壓的精確調(diào)節(jié)。

2. 直通模式

當(dāng) (V{IN}) 高于 (V{OUT}) 且 (V{OUT}) 高于其調(diào)節(jié)電壓時，IC進入直通模式，此時同步功率開關(guān)M2持續(xù)導(dǎo)通，功率開關(guān)M1持續(xù)關(guān)斷， (V{OUT}) 與 (V_{IN}) 基本短路，降低功耗。

3. 模式選擇

通過SYNC/MODE引腳可選擇多種操作模式，如突發(fā)模式、脈沖跳躍模式、帶擴頻頻率調(diào)制的模式等，以優(yōu)化轉(zhuǎn)換器性能。

五、應(yīng)用信息

1. 編程 (V_{IN}) 開啟和關(guān)閉閾值

通過EN/UVLO引腳和電阻網(wǎng)絡(luò)，可精確編程 (V_{IN}) 的開啟和關(guān)閉閾值，同時可使用大阻值電阻減少對輕載效率的影響。

2. (INTV_{CC}) 調(diào)節(jié)器

內(nèi)部LDO調(diào)節(jié)器產(chǎn)生3.5V電源，為驅(qū)動器和內(nèi)部偏置電路供電。使用時需注意旁路電容的選擇和布局，以確保良好的性能。

3. 輕載操作

在輕載時，可選擇突發(fā)模式或脈沖跳躍模式以提高效率。突發(fā)模式下，通過降低開關(guān)頻率維持輸出電壓，減少輸入靜態(tài)電流和輸出電壓紋波；脈沖跳躍模式下，內(nèi)部時鐘始終保持工作，輸出紋波和音頻噪聲較低。

4. 開關(guān)頻率和同步

開關(guān)頻率的選擇需在效率和元件尺寸之間進行權(quán)衡。LT8337/LT8337 - 1可通過RT引腳編程開關(guān)頻率，還可同步到外部時鐘源。

5. 擴頻頻率調(diào)制

該功能可進一步降低EMI排放，用戶可通過SYNC/MODE引腳選擇帶擴頻頻率調(diào)制的操作模式。

6. (V{IN}) 到 (V{OUT}) 直通模式

在特定應(yīng)用中，當(dāng) (V{IN}) 高于 (V{OUT}) 時，IC進入直通模式，此時 (V_{IN}) 引腳靜態(tài)電流較低。同時，IC具備多種條件下退出直通模式的機制，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

7. FB電阻網(wǎng)絡(luò)和空載靜態(tài)電流

通過合理選擇FB電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值，可降低空載輸入靜態(tài)電流，提高輕載效率。同時，需注意使用大阻值電阻時的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

8. 過壓鎖定

LT8337/LT8337 - 1會持續(xù)監(jiān)測 (V_{OUT}) 引腳電壓，當(dāng)超過約28V時，停止開關(guān)操作，待電壓下降后恢復(fù)正常。

9. 開關(guān)頻率折返

當(dāng) (V{IN}) 接近 (V{OUT}) 時，為避免輸出紋波過大，IC采用開關(guān)頻率折返功能，平滑降低開關(guān)頻率。

10. 啟動

為限制啟動時的峰值開關(guān)電流和 (V_{OUT}) 過沖，IC具備內(nèi)部軟啟動電路，可逐漸充電輸出電容，同時限制啟動峰值開關(guān)電流。

11. 元件選擇

• 電感選擇：根據(jù)輸出電壓、輸入電壓、開關(guān)頻率和電感紋波電流等因素選擇合適的電感值，同時需考慮電感的飽和和RMS電流額定值。
• 輸入電容選擇：輸入電容的電壓額定值應(yīng)超過最大輸入電壓，其值與源阻抗有關(guān)。
• 輸出電容選擇：輸出電容需具備低阻抗和良好的瞬態(tài)響應(yīng)，同時可添加前饋電容提高性能。此外，還需注意輸出電容的類型和布局。

12. 輸出功率良好監(jiān)測（LT8337）

當(dāng)FB電壓在調(diào)節(jié)點的±8%范圍內(nèi)時，PG引腳輸出高阻抗；否則，內(nèi)部下拉器件將PG引腳拉低。同時，PG引腳在多種故障條件下也會被拉低。

13. 頻率補償（LT8337 - 1）

LT8337 - 1的 (V_{C}) 引腳可用于優(yōu)化環(huán)路補償，設(shè)計補償網(wǎng)絡(luò)時需根據(jù)具體應(yīng)用和輸出電容類型進行調(diào)整。

14. 電路板布局

合理的電路板布局對于降低EMI和提高效率至關(guān)重要。需注意 (V_{OUT}) 旁路電容的布局、SW和BST節(jié)點的尺寸、FB和RT節(jié)點的屏蔽等。

15. 熱考慮

在PCB布局中需注意散熱，可通過擴展接地平面和添加熱過孔降低熱阻。同時，IC具備內(nèi)部過溫保護功能，當(dāng)結(jié)溫超過170°C時會關(guān)閉IC。

六、總結(jié)

LT8337/LT8337 - 1是一款功能強大、性能卓越的低功耗同步升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。其豐富的特性和靈活的操作模式使其適用于各種電池供電系統(tǒng)和通用升壓應(yīng)用。在設(shè)計過程中，工程師需根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇元件、優(yōu)化電路板布局，并注意熱管理等問題，以充分發(fā)揮該轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢。

你是否在設(shè)計中遇到過類似的DC/DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用問題？對于LT8337/LT8337 - 1的使用，你有什么獨特的見解或經(jīng)驗？歡迎在評論區(qū)分享交流。