LT8337/LT8337 - 1：低功耗同步升壓DC/DC轉換器的卓越之選

在電子設計領域，DC/DC轉換器是不可或缺的組件，它能高效地將輸入電壓轉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ADI）的LT8337/LT8337 - 1低 (I_{Q}) 同步升壓DC/DC轉換器，它在眾多應用場景中展現出了卓越的性能。

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一、產品概述

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

1. 關鍵特性

• Silent Switcher架構：顯著降低EMI排放，滿足嚴格的電磁兼容性要求。
• 超低EMI：采用特殊設計和技術，減少對周圍電子設備的干擾。
• 可選擴頻頻率調制：進一步降低EMI，可根據具體應用需求選擇開啟。
• 集成28V、5A功率開關：提供強大的功率轉換能力。
• 寬輸入電壓范圍：2.7V至28V，適應多種電源輸入。
• 輸出電壓可編程：最高可達26V，滿足不同應用的電壓需求。
• 低靜態電流：關機時僅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連續導通，提高轉換效率。
• 外部補償（LT8337 - 1）：可實現快速瞬態響應，增強系統穩定性。
• 電源良好監測（LT8337）：方便用戶實時了解輸出電壓狀態。
• 可調且可同步：開關頻率范圍為300kHz至3MHz，可根據需要進行調整。
• 輕載脈沖跳躍或突發模式操作：提高輕載效率，延長電池續航時間。
• 小型16引腳（3mm × 3mm）LQFN封裝：節省電路板空間，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，能適應多種電源輸入。
• 關機時 (V_{IN}) 靜態電流：典型值為0.3μA，極低的功耗有助于延長電池壽命。
• 突發模式下 (V_{IN}) 靜態電流：LT8337為4μA，LT8337 - 1為23μA。
• 直通模式下 (V_{IN}) 靜態電流：LT8337為15μA，LT8337 - 1為30μA。

2. 反饋調節電壓

反饋調節電壓典型值為1.000V，精度較高，不同等級（E - Grade、J - Grade）有細微差異。

3. 開關頻率

通過連接不同阻值的電阻到RT引腳，可將開關頻率編程在300kHz至3MHz范圍內，具體阻值與頻率對應關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，這些特性為系統設計提供了更多的靈活性和可靠性。

三、典型應用

1. 高效升壓轉換器

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

2. 其他典型應用

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

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，通過開關邏輯和電荷泵模塊控制功率開關的導通和關斷，實現對輸出電壓的精確調節。

2. 直通模式

當 (V{IN}) 高于 (V{OUT}) 且 (V{OUT}) 高于其調節電壓時，IC進入直通模式，此時同步功率開關M2持續導通，功率開關M1持續關斷， (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，如突發模式、脈沖跳躍模式、帶擴頻頻率調制的模式等，以優化轉換器性能。

五、應用信息

1. 編程 (V_{IN}) 開啟和關閉閾值

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

2. (INTV_{CC}) 調節器

內部LDO調節器產生3.5V電源，為驅動器和內部偏置電路供電。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，可選擇突發模式或脈沖跳躍模式以提高效率。突發模式下，通過降低開關頻率維持輸出電壓，減少輸入靜態電流和輸出電壓紋波；脈沖跳躍模式下，內部時鐘始終保持工作，輸出紋波和音頻噪聲較低。

4. 開關頻率和同步

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

5. 擴頻頻率調制

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制的操作模式。

6. (V{IN}) 到 (V{OUT}) 直通模式

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

7. FB電阻網絡和空載靜態電流

通過合理選擇FB電阻網絡的阻值，可降低空載輸入靜態電流，提高輕載效率。同時，需注意使用大阻值電阻時的系統穩定性。

8. 過壓鎖定

LT8337/LT8337 - 1會持續監測 (V_{OUT}) 引腳電壓，當超過約28V時，停止開關操作，待電壓下降后恢復正常。

9. 開關頻率折返

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

10. 啟動

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

11. 元件選擇

• 電感選擇：根據輸出電壓、輸入電壓、開關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超過最大輸入電壓，其值與源阻抗有關。
• 輸出電容選擇：輸出電容需具備低阻抗和良好的瞬態響應，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. 輸出功率良好監測（LT8337）

當FB電壓在調節點的±8%范圍內時，PG引腳輸出高阻抗；否則，內部下拉器件將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}) 引腳可用于優化環路補償，設計補償網絡時需根據具體應用和輸出電容類型進行調整。

14. 電路板布局

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

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具備內部過溫保護功能，當結溫超過170°C時會關閉IC。

六、總結

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和通用升壓應用。在設計過程中，工程師需根據具體應用需求，合理選擇元件、優化電路板布局，并注意熱管理等問題，以充分發揮該轉換器的優勢。

你是否在設計中遇到過類似的DC/DC轉換器應用問題？對于LT8337/LT8337 - 1的使用，你有什么獨特的見解或經驗？歡迎在評論區分享交流。