LT8365：高性能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關鍵組件，它能將一種直流電壓轉換為另一種直流電壓，以滿足不同電路的需求。ADI公司的LT8365就是一款性能卓越的DC/DC轉換器，下面我們就來深入了解一下它。

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一、產品概述

LT8365是一款電流模式DC/DC轉換器，具備1.5A、150V的開關，輸入電壓范圍為2.8V至60V。它采用獨特的單反饋引腳架構，能夠實現升壓（Boost）、單端初級電感轉換器（SEPIC）或反相（Inverting）等多種配置，適用于工業、汽車、電信、醫療診斷設備和便攜式電子等眾多領域。

二、產品特性

（一）寬輸入電壓范圍與低靜態電流

• 輸入電壓范圍為2.8V至60V，能適應多種電源環境。
• 采用超低靜態電流和低紋波Burst Mode? 工作模式，靜態電流低至 (I_{0}=9 mu A)，在輕負載時能有效提高效率。

（二）強大的開關性能

• 具備1.5A、150V的功率開關，可滿足較高功率的應用需求。

（三）靈活的輸出電壓編程

• 通過單個反饋引腳即可實現正或負輸出電壓編程，方便設計人員根據實際需求進行調整。

（四）可調節的工作頻率

• 可編程頻率范圍為100kHz至500kHz，還能同步到外部時鐘，并且支持擴頻頻率調制以降低電磁干擾（EMI）。

（五）其他特性

• 設有BIAS引腳，可提高效率；具備可編程欠壓鎖定（UVLO）功能；采用熱增強型16引腳MSOP封裝，并且符合AEC - Q100汽車應用標準。

三、工作原理

LT8365采用固定頻率、電流模式控制方案，以提供出色的線路和負載調節能力。其工作過程如下：

• 振蕩器（通過RT引腳的電阻編程頻率）在每個時鐘周期開始時開啟內部功率開關。
• 電感中的電流隨后增加，直到電流比較器觸發并關閉功率開關。開關關閉時的峰值電感電流由 (V_{C}) 引腳的電壓控制。
• 誤差放大器通過將FBX引腳的電壓與內部參考電壓（根據所選拓撲為1.60V或 - 0.80V）進行比較，來調節 (V_{C}) 引腳的電壓，從而使輸出保持穩定。

四、應用信息

（一）實現超低靜態電流

LT8365采用低紋波Burst Mode架構，在輕負載時能保持輸出電容充電到所需輸出電壓，同時最小化輸入靜態電流和輸出紋波。在睡眠模式下，僅消耗9μA電流。為優化輕負載時的靜態電流性能，需盡量減小反饋電阻分壓器中的電流，并降低輸出的所有可能泄漏電流。

（二）編程輸入開啟和關閉閾值

EN/UVLO引腳電壓控制LT8365的啟用或關閉狀態。通過內置的1.6V參考和具有典型80mV遲滯的比較器，用戶可以精確編程IC開啟和關閉的系統輸入電壓。當EN/UVLO引腳電壓低于0.2V時， (V_{IN}) 電流降至1μA以下。

（三） (INTV _{CC}) 調節器

由 (VIN) 供電的低壓差（LDO）線性調節器在 (INTV {CC}) 引腳產生3.2V電源。該引腳必須使用最小1μF的低ESR陶瓷電容接地旁路，以提供內部功率MOSFET柵極驅動器所需的高瞬態電流。為提高效率，當 (4.4 ~V ≤BIAS ≤V{IN}) 時， (INTV _{CC}) 的大部分電流可從BIAS引腳獲取。

（四）編程開關頻率

LT8365采用恒定頻率PWM架構，可通過將電阻從RT引腳連接到地來編程開關頻率，范圍為100kHz至500kHz。所需的 (R{T}) 值可根據公式 (R{T}=frac{45.2 k}{f{O S C}^{1.009}}) 計算（ (R{T}) 單位為 (k Omega)， (f_{osc }) 為所需開關頻率，單位為kHz）。

（五）同步和模式選擇

• 通過將SYNC/MODE引腳設置在不同狀態，可以選擇不同的工作模式，如低紋波Burst Mode、脈沖跳躍模式、同步到外部時鐘以及擴頻頻率調制（SSFM）等。
• 例如，將SYNC/MODE引腳連接到地或 <0.14V時，進入低輸出紋波Burst Mode操作；連接到外部時鐘時，轉換器開關頻率同步到該時鐘并啟用脈沖跳躍模式。

（六）占空比考慮

LT8365的最小導通時間、最小關斷時間和開關頻率定義了轉換器允許的最小和最大占空比。在連續導通模式（CCM）下，對于升壓轉換器，可根據輸出電壓和輸入電壓計算所需的開關占空比范圍。如果計算的占空比違反了LT8365允許的最小和/或最大占空比，不連續導通模式（DCM）可能是一種解決方案，但DCM會帶來更高的電感峰值電流、更低的可用輸出功率和降低的效率等問題。

（七）設置輸出電壓

輸出電壓通過從輸出到FBX引腳的電阻分壓器進行編程。對于正輸出電壓， (R 1=R 2 cdotleft(frac{V{OUT }}{1.60 V}-1right))；對于負輸出電壓， (R 1=R 2 cdotleft(frac{left|V{OUT }right|}{0.80 V}-1right))。建議使用1%的電阻以保持輸出電壓的準確性。

（八）軟啟動

LT8365包含可編程軟啟動功能，通過控制 (V_{C}) 的斜坡來控制功率開關電流的斜坡，從而在啟動或故障恢復期間限制峰值開關電流和輸出電壓過沖，防止損壞外部組件或負載。

（九）故障保護

當出現電感過流故障（> 3A）、 (INTV CC) 欠壓（ (INTV{CC}<2.5 ~V) ）或熱鎖定（ (T{J}>170^{circ} C) ）等故障時，LT8365會立即停止開關，重置SS引腳并拉低 (V{C}) 。所有故障排除后，將軟啟動 (V{C}) 和電感峰值電流。

（十）頻率折返

在啟動或故障條件下，當輸出電壓很低時，LT8365會通過降低開關頻率來提供保護，以確保電感電流在每個周期內有足夠的時間下降。

（十一）熱鎖定

當LT8365的管芯溫度達到170°C（典型值）時，器件將停止開關并進入熱鎖定狀態。當管芯溫度下降5°C（標稱值）時，器件將以軟啟動的電感峰值電流恢復開關。

（十二）補償

環路補償決定了系統的穩定性和瞬態性能。LT8365采用電流模式控制來調節輸出，簡化了環路補償。通常，通過將串聯電阻 - 電容網絡從 (V_{C}) 引腳連接到地來進行補償。對于大多數應用，電容范圍為100pF至10nF，電阻范圍為5k至100k。

（十三）熱考慮

在PCB布局時，應確保LT8365有良好的散熱。其封裝下方的裸露焊盤是散熱的最佳路徑，應將其焊接到器件下方的連續銅接地平面，以降低管芯溫度并提高功率能力。

五、應用電路

（一）升壓轉換器

• 適用于輸出電壓高于輸入電壓的應用。在CCM模式下，轉換比為 (frac{V{OUT }}{V{IN }}=frac{1}{1-D}) 。
• 最大輸出電流能力和電感選擇需要考慮多個因素，如電感紋波電流、開關電流限制和轉換器效率等。輸入電容應選擇X7R或X5R類型的陶瓷電容，輸出電容應選擇低ESR的多層陶瓷電容。
• 二極管建議使用肖特基二極管，以減少泄漏電流。

（二）SEPIC轉換器

• 允許輸入電壓高于、等于或低于所需輸出電壓。在CCM模式下，轉換比為 (frac{V{OUT }+V{D}}{V_{IN }}=frac{D}{1-D}) 。
• 該拓撲包含兩個電感，其最大平均電感電流和開關電流需要根據輸出電流和占空比進行計算。輸出二極管應選擇快速開關、低正向壓降和低反向泄漏的二極管。

（三）反相轉換器

• 可實現負輸出電壓。在CCM模式下， (frac{left|V{OUT }right|+V{D}}{V_{IN }}=frac{D}{1-D}) 。
• 電感、輸出二極管和輸入電容的選擇與SEPIC轉換器類似，但輸出電容需求相對較小。

六、典型應用

文檔中給出了多個典型應用電路，包括400kHz、9V至30V輸入、 - 250V輸出的反相轉換器，400kHz、9V至30V輸入、250V輸出的升壓轉換器等。這些應用電路展示了LT8365在不同拓撲和電壓要求下的實際應用，為設計人員提供了參考。

七、總結

LT8365憑借其寬輸入電壓范圍、低靜態電流、靈活的輸出電壓編程和多種工作模式等特性，成為電子工程師在設計DC/DC轉換電路時的理想選擇。在實際應用中，設計人員需要根據具體需求合理選擇拓撲結構、組件參數，并注意PCB布局和散熱等問題，以充分發揮LT8365的性能優勢。你在使用LT8365的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。