LT8362：多功能DC/DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子工程師的設(shè)計工具箱中，一款性能出色的DC/DC轉(zhuǎn)換器是不可或缺的。ADI公司的LT8362就是這樣一款備受關(guān)注的產(chǎn)品，它以其獨(dú)特的特性和廣泛的應(yīng)用場景，為各類電子設(shè)備的電源設(shè)計提供了強(qiáng)大的支持。

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一、產(chǎn)品概述

LT8362是一款電流模式DC/DC轉(zhuǎn)換器，具備60V、2A的開關(guān)，輸入電壓范圍為2.8V至60V。它采用獨(dú)特的單反饋引腳架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓（Boost）、單端初級電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）或反相（Inverting）等多種配置。其超低靜態(tài)電流和低紋波Burst Mode? 操作，使得在極低輸出電流下仍能保持高效率，同時典型輸出紋波低于15mV。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

2.1 寬輸入電壓范圍

2.8V至60V的寬輸入電壓范圍，使得LT8362能夠適應(yīng)各種不同的電源環(huán)境，無論是低電壓的電池供電設(shè)備，還是高電壓的工業(yè)電源系統(tǒng)，都能穩(wěn)定工作。

2.2 超低靜態(tài)電流

僅9μA的靜態(tài)電流（(I_{Q}=9 mu A)），在輕負(fù)載或待機(jī)狀態(tài)下，能夠顯著降低功耗，延長設(shè)備的電池續(xù)航時間，這對于便攜式電子設(shè)備尤為重要。

2.3 多功能配置

通過單反饋引腳，可實(shí)現(xiàn)正或負(fù)輸出電壓編程，能夠靈活配置為升壓、SEPIC或反相轉(zhuǎn)換器，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

2.4 可編程頻率

開關(guān)頻率可在300kHz至2MHz之間進(jìn)行編程，并且能夠同步到外部時鐘，方便與其他電路進(jìn)行協(xié)同工作。同時，其擴(kuò)頻頻率調(diào)制功能可有效降低電磁干擾（EMI）。

2.5 高效設(shè)計

BIAS引腳可接受第二個輸入，為(INTV_{CC}) 調(diào)節(jié)器供電，提高了整體效率。此外，還具備可編程欠壓鎖定（UVLO）功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.6 封裝優(yōu)勢

采用熱增強(qiáng)型10引腳3mm × 3mm DFN和16引腳MSOP封裝，不僅節(jié)省了電路板空間，還能有效散熱，提高了產(chǎn)品的可靠性。并且該產(chǎn)品通過了AEC - Q100認(rèn)證，適用于汽車應(yīng)用。

三、工作原理

LT8362采用固定頻率、電流模式控制方案，以實(shí)現(xiàn)出色的線路和負(fù)載調(diào)節(jié)。其工作過程可參考框圖進(jìn)行理解：

• 開關(guān)控制：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(nèi)部功率開關(guān)，電感電流隨之增加，直到電流比較器觸發(fā)，關(guān)閉功率開關(guān)。
• 反饋調(diào)節(jié)：誤差放大器通過比較FBX引腳電壓與內(nèi)部參考電壓（根據(jù)所選拓?fù)錇?.60V或 - 0.80V），調(diào)整(V_{C}) 引腳電壓，從而控制開關(guān)的峰值電流，使輸出保持穩(wěn)定。
• 模式選擇：通過SYNC/MODE引腳可選擇不同的工作模式，如Burst Mode（輕載時低靜態(tài)電流、低輸出紋波）、脈沖跳過模式（Pulse - skip）、同步模式（Sync）和擴(kuò)頻頻率調(diào)制模式（SSFM）等，以滿足不同的性能需求。

四、應(yīng)用信息

4.1 實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流

LT8362采用低紋波Burst Mode架構(gòu)，在輕負(fù)載時，通過向輸出電容輸送單小電流脈沖，然后進(jìn)入睡眠狀態(tài)，由輸出電容提供輸出功率，從而將輸入靜態(tài)電流和輸出紋波降至最低。為了優(yōu)化輕負(fù)載時的靜態(tài)電流性能，需要盡量減小反饋電阻分壓器中的電流，并降低輸出的泄漏電流。

4.2 編程輸入開啟和關(guān)閉閾值

EN/UVLO引腳可用于控制LT8362的啟用和關(guān)閉狀態(tài)。通過內(nèi)置的1.6V參考和具有遲滯功能的比較器，用戶可以精確編程系統(tǒng)輸入電壓的開啟和關(guān)閉閾值。當(dāng)EN/UVLO引腳電壓低于0.2V時，(V_{IN}) 電流可降至1μA以下。

4.3 (INTV_{CC}) 調(diào)節(jié)器

由(V{IN}) 供電的低壓差（LDO）線性調(diào)節(jié)器在(INTV{CC}) 引腳產(chǎn)生3.2V電源。為了提供內(nèi)部功率MOSFET柵極驅(qū)動器所需的高瞬態(tài)電流，必須使用最小1μF的低ESR陶瓷電容對(INTV{CC}) 引腳進(jìn)行旁路。為了提高效率，當(dāng)(4.4V ≤ BIAS ≤ V{IN}) 時，(INTV_{CC}) 的大部分電流可從BIAS引腳獲取。

4.4 編程開關(guān)頻率

LT8362采用恒定頻率PWM架構(gòu)，可通過將電阻從RT引腳連接到地來編程開關(guān)頻率，范圍為300kHz至2MHz?？筛鶕?jù)所需的開關(guān)頻率，使用公式(R{T}=frac{51.2}{f{0 S C}}-5.6) 計算所需的(R_{T}) 值。

4.5 同步和模式選擇

• Burst Mode：將SYNC/MODE引腳連接到地或低于0.14V，可選擇低紋波Burst Mode操作，適用于輕負(fù)載時的高效率應(yīng)用。
• 同步模式：將方波（占空比20%至80%）連接到SYNC引腳，可將LT8362振蕩器同步到外部頻率。
• 脈沖跳過模式：將SYNC引腳浮空，可啟用脈沖跳過模式，在輕負(fù)載時保持輸出電壓調(diào)節(jié)，但會增加靜態(tài)電流。
• 擴(kuò)頻頻率調(diào)制：將SYNC/MODE引腳連接到(INTV_{CC}) 或高于1.7V，可實(shí)現(xiàn)脈沖跳過/SSFM模式；將100k電阻從SYNC/MODE引腳連接到地，可在輕負(fù)載時采用Burst Mode，重負(fù)載時采用SSFM模式以降低EMI。

4.6 占空比考慮

LT8362的最小導(dǎo)通時間、最小關(guān)斷時間和開關(guān)頻率決定了轉(zhuǎn)換器允許的最小和最大占空比。在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）下，對于升壓轉(zhuǎn)換器，可根據(jù)輸出電壓和輸入電壓計算所需的開關(guān)占空比范圍。如果計算得到的占空比超出了LT8362允許的范圍，可考慮采用不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM），雖然DCM會帶來一些缺點(diǎn)，如較高的電感峰值電流、較低的可用輸出功率和降低的效率，但可以解決占空比限制問題。

4.7 設(shè)置輸出電壓

通過從輸出到FBX引腳的電阻分壓器來編程輸出電壓。對于正輸出電壓，可根據(jù)公式(R 1=R 2 cdotleft(frac{V{OUT }}{1.60 V}-1right)) 選擇電阻值；對于負(fù)輸出電壓，可根據(jù)公式(R 1=R 2 cdotleft(frac{left|V{OUT }right|}{0.80 V}-1right)) 選擇電阻值。建議使用1%精度的電阻以保持輸出電壓的準(zhǔn)確性。

4.8 軟啟動

LT8362具備可編程軟啟動功能，通過控制(V_{C}) 的斜坡來控制功率開關(guān)電流的斜坡，從而在啟動或故障恢復(fù)過程中限制峰值開關(guān)電流和輸出電壓過沖，保護(hù)外部組件和負(fù)載。

4.9 故障保護(hù)

當(dāng)出現(xiàn)電感過流故障（(>3.75A)）、(INTV{CC}) 欠壓（(INTV{CC}<2.5V)）或熱鎖定（(T{J}>170^{circ} C)）等故障時，LT8362會立即停止開關(guān)操作，重置SS引腳，并拉低(V{C}) 。當(dāng)所有故障消除后，會進(jìn)行軟啟動。

4.10 頻率折返

在啟動或故障條件下，當(dāng)(V_{OUT}) 非常低時，為了控制電感峰值電流，可能需要極小的占空比。由于功率開關(guān)的最小導(dǎo)通時間限制，可能無法實(shí)現(xiàn)這些低占空比。此時，LT8362會通過降低開關(guān)頻率來提供更大的開關(guān)關(guān)斷時間，使電感電流在每個周期內(nèi)能夠充分下降。

4.11 熱鎖定

當(dāng)LT8362的管芯溫度達(dá)到170°C（典型值）時，器件會停止開關(guān)操作，進(jìn)入熱鎖定狀態(tài)。當(dāng)管芯溫度下降5°C（標(biāo)稱值）時，會以軟啟動的電感峰值電流恢復(fù)開關(guān)操作。

4.12 補(bǔ)償

環(huán)路補(bǔ)償決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)性能。LT8362采用電流模式控制來調(diào)節(jié)輸出，簡化了環(huán)路補(bǔ)償。通常，通過從(V{C}) 引腳到地連接一個串聯(lián)電阻 - 電容網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行補(bǔ)償。對于大多數(shù)應(yīng)用，電容值應(yīng)在100pF至10nF之間，電阻值應(yīng)在5k至100k之間。還可在RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上并聯(lián)一個小電容，以衰減由輸出電壓紋波通過內(nèi)部誤差放大器引起的(V{C}) 電壓紋波。

4.13 熱考慮

在PCB布局時，應(yīng)確保LT8362有良好的散熱。兩種封裝的IC下方都有暴露焊盤，應(yīng)將其焊接到器件下方的連續(xù)銅接地平面上，以降低管芯溫度，提高功率能力?？赏ㄟ^從效率測量中計算出的總功率損耗減去電感和肖特基二極管的功率損耗，來估算LT8362的功率損耗，進(jìn)而估算其結(jié)溫。

五、應(yīng)用電路

5.1 升壓轉(zhuǎn)換器

• 開關(guān)占空比：在CCM下，升壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換比與占空比的關(guān)系為(frac{V{OUT }}{V{IN }}=frac{1}{1-D}) 。最大占空比(D{MAX }=frac{V{OUT }-V{IN(MIN)}}{V{OUT }}) 。
• 最大輸出電流能力和電感選擇：最大平均電感電流(L(MAX)(AVE)=I{O(MAX)} cdot frac{1}{1-D{MAX}} cdot frac{1}{eta}) ，最大輸出電流(O(MAX) leq frac{V{IN(MIN)}}{V{OUT }} cdotleft(2 A-0.5 cdot Delta I{SW}right) cdot eta) 。電感值可根據(jù)公式(L=frac{V{IN(MIN)}}{Delta I{SW} cdot t{OSC}} cdot D_{MAX}) 確定。應(yīng)選擇能夠承受至少3.1A而不飽和的電感，并確保其具有低DCR以最小化(I^{2}R) 功率損耗。
• 輸入電容選擇：使用X7R或X5R類型的陶瓷電容對LT8362電路的輸入進(jìn)行旁路，電容值為4.7μF至10μF。如果輸入電源阻抗高或存在較大電感，可能需要額外的大容量電容。
• 輸出電容選擇：使用低ESR的多層陶瓷電容（如X5R或X7R類型）作為輸出電容，以最小化輸出紋波電壓。電容值通常為4.7μF至47μF，對于低輸出電流系統(tǒng)，可能只需要1μF或2.2μF的電容。
• 二極管選擇：建議使用低泄漏肖特基二極管，以滿足低負(fù)載時對低靜態(tài)電流的要求。選擇具有足夠反向電壓額定值的二極管。
• 布局提示：LT8362的高速運(yùn)行要求對電路板布局進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計。推薦的布局應(yīng)注意暴露焊盤下方的過孔，將其連接到局部接地平面以提高熱性能。

5.2 SEPIC轉(zhuǎn)換器

• 開關(guān)占空比和頻率：在CCM下，SEPIC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換比與占空比的關(guān)系為(frac{V{OUT }+V{D}}{V{IN }}=frac{D}{1-D}) 。最大占空比(D{MAX }=frac{V{OUT }+V{D}}{V{IN(MIN) }+V{OUT }+V{D}}) ，最小占空比(D{MIN }=frac{V{OUT }+V{D}}{V{IN(MAX) }+V{OUT }+V{D}}) 。需確保(D{MAX}) 和(D_{MIN}) 滿足相關(guān)條件。
• 最大輸出電流能力和電感選擇：SEPIC轉(zhuǎn)換器包含兩個電感L1和L2，最大平均電感電流(L1(MAX)(AVE)=I{IN(MAX)(AVE)}=I{O(MAX)} cdot frac{D{MAX}}{1-D{MAX}}) ，(I{L2(MAX)(AVE)}=I{O(MAX)}) 。最大平均開關(guān)電流(SW(MAX)(AVE)=I{L1(MAX)(AVE)}+I{L2(MAX)(AVE)} =I{O(MAX)} cdot frac{1}{1-D{MAX}}) ，峰值開關(guān)電流(SW(PEAK) =left(1+frac{chi}{2}right) cdot I{O(MAX)} cdot frac{1}{1-D{MAX}}) 。電感值可根據(jù)公式(L1 = L2=frac{V{IN(MIN)}}{0.5 cdot Delta I{SW} cdot f{OSC}} cdot D{MAX}) 確定。
• 輸出二極管選擇：選擇快速開關(guān)、正向壓降低、反向泄漏小的二極管，以最大化效率。峰值重復(fù)反向電壓額定值(V{RRM}) 應(yīng)高于(V{OUT }+V_{IN(MAX) }) 一定安全余量。
• 輸出和輸入電容選擇：輸出和輸入電容的選擇與升壓轉(zhuǎn)換器類似。
• 選擇直流耦合電容：直流耦合電容(C{DC}) 的直流電壓額定值應(yīng)大于最大輸入電壓，其RMS額定值可根據(jù)公式(RMS(CDC) > I{O(MAX)} cdot sqrt{frac{V{OUT }+V{D}}{V_{IN(MIN)}}}) 確定。建議使用低ESR和ESL的X5R或X7R陶瓷電容。

5.3 反相轉(zhuǎn)換器

• 開關(guān)占空比和頻率：在CCM下，反相轉(zhuǎn)換器的(frac{left|V{OUT }right|+V{D}}{V{IN }}=frac{D}{1-D}) 。最大占空比(D{MAX }=frac{left|V{OUT }right|+V{D}}{left|V{OUT }right|+V{D}+V{IN(MIN)}}) ，最小占空比(D{MIN }=frac{left|V{OUT }right|+V{D}}{left|V{OUT }right|+V{D}+V{IN (MAX)}}) 。需確保(D{MAX}) 和(D_{MIN}) 滿足相關(guān)條件。
• 電感、輸出二極管和輸入電容選擇：與SEPIC轉(zhuǎn)換器的選擇類似。
• 輸出電容選擇：反相轉(zhuǎn)換器所需的輸出電容比升壓、反激和SEPIC轉(zhuǎn)換器小，因為電感L2與輸出串聯(lián)，輸出電容的紋波電流是連續(xù)的。輸出紋波電壓由L2的紋波電流通過輸出電容的ESR和大容量電容產(chǎn)生?？筛鶕?jù)公式(Delta V{OUT (P-P)}=Delta I{L 2} cdotleft(ESR{COUT }+frac{1}{8 cdot t{OSC } cdot C{OUT }}right)) 選擇輸出電容。輸出電容的RMS紋波電流額定值應(yīng)大于(0.3 cdot Delta I{L 2}) 。
• 選擇直流耦合電容：直流耦合電容(C{DC}) 的直流電壓額定值應(yīng)大于最大輸入電壓減去輸出電壓（負(fù)電壓），其RMS額定值可根據(jù)公式(I{RMS(CDC)}>I{O(MAX)} cdot sqrt{frac{D{MAX}}{1-D_{MAX}}}) 確定。建議使用低ESR和ESL的X5R或X7R陶瓷電容。

六、典型應(yīng)用案例

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，包括不同輸入輸出電壓、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器，如2MHz、8V至38V輸入、48V升壓轉(zhuǎn)換器；2MHz、2.8V至9V輸入、12V升壓轉(zhuǎn)換器；2MHz、2.8V至28V輸入、5V SEPIC轉(zhuǎn)換器；2MHz、2.8V至28V輸入、 - 5V反相轉(zhuǎn)換器等。這些應(yīng)用案例展示了LT8362在不同場景下的性能和效率，為工程師的設(shè)計提供了參考。

七、相關(guān)部件

文檔還列出了一些相關(guān)部件，如LT8300、LT8330、LT8331、LT8335、LT8494、LT8570/LT8570 - 1、LT8580等，這些部件在輸入電壓范圍、輸出電壓、靜態(tài)電流、封裝等方面各有特點(diǎn)，工程師可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。

總之，LT8362以其豐富的功能、出色的性能和廣泛的應(yīng)用場景，為電子工程師在電源設(shè)計領(lǐng)域提供了一個可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇電路拓?fù)洹?/p>