LT7826：高效集成的開關電容轉換器

在電子設計領域，DC - DC 轉換器是不可或缺的關鍵組件，它能滿足各種不同的電壓轉換需求。今天要給大家詳細介紹的是 Analog Devices 公司的 LT7826，一款功能強大且高效的全集成式開關電容轉換器。

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一、產品特性

1. 寬電壓范圍與高輸出能力

LT7826 的 VHIGH/VLOW 電壓范圍從 0V/0V 到 17V/8.5V，啟動電壓僅需 3.45V，能夠適應多種不同的電源輸入情況。作為電壓分壓器時，它最大可提供 8A 的輸出電流，能滿足許多高功率應用的需求。

2. 低功耗與高效率

在關機狀態下，其靜態電流低至 4μA，有效降低了功耗。而且，它的峰值效率超過 97%，這意味著在能量轉換過程中能最大限度地減少能量損失，提高能源利用率。

3. 多種轉換模式

具備獨立的電壓分壓器（2:1）、倍壓器（1:2）和反相器（1: - 1）轉換功能，工程師可以根據具體的設計需求靈活選擇合適的轉換模式，大大增加了設計的靈活性。

4. 保護與控制功能

擁有軟啟動功能，可平穩地進入穩態運行，避免了啟動時的電流沖擊。同時，具備浪涌電流限制和過流保護功能，能有效保護電路和設備安全。還支持并行操作，可實現更高的輸出功率。此外，它集成了自舉二極管，采用 3mm x 3mm 的 LFCSP 封裝，體積小巧，節省了電路板空間。

二、應用領域

1. 電池系統

在電池供電的設備中，LT7826 可以實現高效的電壓轉換，延長電池的使用壽命，例如在一些便攜式的電池供電設備中，它能根據電池電壓的變化，穩定地輸出所需的電壓。

2. 便攜式消費電子

像智能手機、平板電腦等便攜式消費電子產品，對電源管理芯片的體積和效率要求很高。LT7826 的小封裝和高轉換效率正好滿足了這些需求，有助于實現產品的輕薄化和長續航。

3. 工業應用

在工業環境中，對電源的穩定性和可靠性要求極高。LT7826 的寬電壓范圍、多種保護功能和高轉換效率，使其能夠適應復雜的工業環境，為工業設備提供穩定的電源支持。

三、技術規格

1. 電壓與電流參數

• VHIGH 電壓范圍為 0 - 17V，VLOW 電壓范圍為 0 - 8.5V。
• VHIGH 供電電流在 RUN = 0V 時為 4μA。
• 欠壓鎖定閾值在 INTVCC 下降和上升時分別為 3.15V 和 3.45V。

2. 導通電阻

不同通道的導通電阻較小，如從 VHIGH 到 SWH 的導通電阻典型值為 15mΩ，這有助于減少導通損耗，提高轉換效率。

3. 引腳閾值與電流

RUN 引腳的導通閾值在 - 40°C 至 125°C 范圍內為 1.1 - 1.35V，具有 45mV 的滯回。RUN 引腳的上拉電流為 0.55μA。

4. 開關頻率與同步

開關頻率在全功率開關模式下固定為 500kHz，可通過 MODE 引腳進行同步，同步頻率范圍為 100kHz 及以上，同步幅度為 2.6V。

四、工作原理

1. 開關電容操作

LT7826 是一款恒頻、開環的開關電容/電荷泵轉換器。在穩態運行時，內部開關不斷地導通和關斷，使飛行電容在 SWH 和 SWL 之間與 VLOW 處的電容實現并聯或串聯。當飛行電容與 VLOW 電容并聯時，它們的電壓相同；當飛行電容與 VLOW 電容串聯到 VHIGH 時，飛行電容電壓與 VLOW 電容電壓之和等于 VHIGH 電壓。通過這種開關電容操作，VLOW 引腳電壓在穩態下接近 VHIGH 電壓的一半，并且由于在高開關頻率下輸出阻抗非常低，對可變負載不太敏感。

2. 啟動與關機控制

當 RUN 引腳被拉低時，LT7826 進入關機模式，此時大多數內部電路關閉，整個芯片的電流消耗小于 4μA。釋放 RUN 引腳后，內部 0.55μA 的電流會將該引腳拉高，當 RUN 引腳電壓超過 1.2V 時，內部電路啟動，包括為 INTVCC 供電的低壓差穩壓器。

3. INTVCC 電源與欠壓鎖定

INTVCC 由內部低壓差穩壓器（LDO）產生并穩定在 4V，為內部和柵極驅動電路供電。當 VLOW 高于 3.8V 時，INTVCC 由 VLOW 供電；否則，由 VHIGH 供電。當 INTVCC 上升到 3.45V 以上時，LT7826 準備進行開關操作；當 INTVCC 下降到 3.15V 以下時，停止開關操作。

4. MODE 引腳與待機模式

當 RUN 引腳電壓高于 1.2V 且 INTVCC 電壓高于其欠壓鎖定閾值時，如果 MODE 引腳電壓高于 1.2V，LT7826 開始開關操作；如果 MODE 電壓低于 1V，則激活待機模式，此時類似于關機模式，但 INTVCC 電壓保持在 4V。此外，MODE 引腳還可用于同步，外部時鐘信號頻率高于 100kHz 且幅度大于 2.6V 時，開關頻率將與該時鐘同步并反相。

5. 預平衡模式

當 RUN 引腳電壓高于 1.2V、INTVCC 電壓高于其欠壓鎖定閾值且 MODE 引腳電壓高于 1.2V 時，LT7826 啟動并持續監測 VHIGH 和 VLOW 電壓。如果 VLOW 低于 VHIGH / 2 - 265mV 或高于 VHIGH / 2 + 265mV，進入預平衡模式。在預平衡模式下，內部功率 FET 最大電流限制為 485mA，開關頻率為 250kHz。當 VLOW 處于 VHIGH / 2 ± 265mV 范圍內時，退出預平衡模式，開始全功率開關。

6. 過流保護

在穩態運行中，隨著負載電流增加，VLOW 電壓線性下降。通過監測 VLOW 與 VHIGH / 2 之間的電壓差來實現過流保護。當差值超過 320mV 時，退出全功率開關，將最大功率 FET 電流降低到 485mA。當過流條件消除且 VLOW 回到 VHIGH ± 265mV 范圍內時，再次進入全功率開關。

7. FAULT 引腳與故障響應

FAULT 引腳用于故障指示，采用開漏結構。進入全功率開關時，FAULT 引腳釋放，可通過外部上拉來指示輸出就緒。在預平衡模式、過流或過熱等情況下，FAULT 引腳會被拉低。過熱閾值為 175°C，超過該溫度時所有開關停止；芯片溫度必須低于 165°C 才能重新啟動開關。

五、電容選擇與 PCB 布局

1. 電容選擇

在開關電容應用中，飛跨電容和輸入/輸出電容會流過較大的交流電流，因此強烈推薦使用低 ESR 的陶瓷電容。要確保電容的最大 RMS 電流在規格范圍內，可選擇額定值更高的電容。由于電容制造商的紋波電流額定值通?；?2000 小時的壽命，建議進一步降低電容的額定值，或選擇額定溫度更高的電容。也可將多個電容并聯以滿足設計中的尺寸或高度要求。一般來說，飛跨電容的電容值越高，其電壓紋波越低，開關電容轉換器的功率效率也越高。在電壓分壓器應用中，飛跨電容電壓紋波可通過公式 (V{C F L Y _R I P P L E}=frac{I{O U T}}{2 × f{S W} × C{F L Y}}) 估算，選擇飛跨電容使滿載時的紋波電壓約為 100mV 是一個不錯的開始。輸入電容的 RMS 電流約為負載電流的一半，必須根據最大負載條件進行選擇。輸出電容的電容值越高，輸出電壓在開關頻率下的紋波就越小。

2. PCB 布局

在進行 PCB 布局時，要確保暴露焊盤 SWH/VLOW/SWL 與 PCB 上的相應引腳牢固連接。所有電容（CFLY/CHIGH/CLOW）應靠近 IC，連接到這些電容的 PCB 走線應足夠寬以處理大負載電流。INTVCC 旁路電容應靠近 IC 連接在 INTVCC 和接地平面之間。自舉電容應靠近 IC 連接在 BSTH 和 SWH、BSTL 和 SWL 之間。連接到 VHIGH/VLOW/PGND 的 PCB 走線應足夠寬以處理大負載電流。對于多層板，VHIGH/VLOW/PGND 平面上應有足夠的散熱過孔。

六、總結

LT7826 是一款性能卓越的開關電容轉換器，它的多種特性和功能使其在電池系統、便攜式消費電子和工業應用等領域具有廣泛的應用前景。在實際設計中，工程師需要根據具體的應用需求，合理選擇轉換模式、電容參數，并注意 PCB 布局，以充分發揮 LT7826 的優勢。大家在使用 LT7826 進行設計時，有沒有遇到過一些特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。