基于LTM4607芯片的直流升降壓電源設計

傳統的先降壓后升壓型或先升壓后降壓型轉換器不僅拓撲結構復雜，而且轉換效率低，并且一般都需要占用較大的電路板面積，限制了它的使用。為此原凌力爾特公司創新地開發出了獨特的四開關拓撲結構降壓 - 升壓型穩壓器LTM4607V,顯著地提升效率，并且把以前需要外置的MOS管內置于電源芯片內，節省了很大的空間。特別是由于不需進行傳統的開關變壓器的設計，只需要一個外部電感器和單個檢測電阻器和大容量的輸入和輸出電容器，即可造就一款極具出色的，熱性能的緊湊、高性能、高效率的降壓 - 升壓型穩壓器，大大簡化了電源的設計，極大地擴大了此類開關電源的應用。雖然此方案單從電源部分的成本上看，與傳統的方案比較，硬件成本可能有所提升，但從提高可靠性和性能的總的方面衡量和考慮，絕對是降低了整個系統的綜合成本。

LTM4607 V支持 4.5V 至 36V 輸入和 0.8V 至 16V輸出(由單個電阻器來設定)，能夠在寬輸入范圍內提供 92%至 98% 的效率。這種高效型設計在升壓模式中提供了高達 5A 的連續電流，而在降壓模式中則可提供 12A的電流。高開關頻率和電流模式架構的運用實現了針對電壓和負載變化的快速瞬態響應，而不會犧牲穩定性。

由于采用了扁平封裝，因而可以利用 PC 板底部的未用空間，以實現高密度負載點調節。扁平的 LGA 封裝具有一個很低的結點至引腳熱阻( 4°C/W ) ，從而保持了一個可接受的結溫，即使在滿足高功率要求的情況下也不例外。一般來說，在室溫環境條件下運作不需要采取特殊的散熱措施或增加氣流，但是，對于溫度較高的環境或者高負載，可以簡單地在外殼的頂部增設一個散熱器。

它的適用的產品范圍有：電信、服務器和網絡設備，工業和汽車設備以及高功率電池供電式設備等。

圖 1 LTM4607V的封面圖

圖 2 LTM4607V的底部圖

LTM3780V的主要工作原理是控制4個電子開關，見圖3。其中A、B兩個在輸入電源半橋電路，C、D兩個在輸出電源半橋電路。實際上是利用低內阻大電流的場效應管來作為上述4個電子開關。LTM3780V控制這4個功率場效應管柵極，可以實現開關降壓或者開關升壓的效果。

圖 3 LTM4607V內部的四個場效應管

Boost升壓工作模式

當需要設置輸出電壓VOUT高于輸入電源電壓VIN時，LTM4607自動切換為Boost升壓工作模式。這時LTM4607令A常閉，而B常開，輸入電源經直通的A供電給電感L，C與D交替通、斷，當C導通D截止時，電源VIN給電感L儲存磁能，而在C截止，同時D導通時電感放電，實現Boost升壓工作模式。

Buck降壓開關工作模式

當輸入電壓VIN、高于所需要設定的輸出電壓VOUT時，LTM4607工作在Buck開關降壓工作模式，這時LTM4607令D常閉，C常開，只控制A和B交替接通和截止，用開關A給電感L供電，用開關B來為電感續流，以獲得降壓型Buck開關穩壓輸出效果。

無縫切換工作模式

當需設定的輸出電壓VOUT接近輸入電源電壓VIN時，LTM4607使A-D在每個周期的大部分時間內處于導通狀態。僅僅為了適應輸出與輸入電源電壓之間很小的電位差，LTM4607在每個周期的暫短時間內，控制電感L的充電、放電，是靠A-C在VIN對地之間接通，或者B-D在VOUT對地之間接通，來穩定輸出電壓。