LTC3789系新研發(fā)出的高效率高性能升降壓式開關(guān)穩(wěn)壓控制器，其輸入電壓可以從4V~38V，輸出電壓可以高于輸入電壓，可以低于輸入電壓為0.8V~38V，工作頻率恒定，最高可達600KHz（200~600KHz）。為電流模式工作。輸出電流反饋環(huán)提供對電池充電的支持，滿足輸入輸出4V~38V的寬范圍。在工作區(qū)域有很低的噪聲，LTC3789系目前最理想的可升降壓的電池供電系統(tǒng)應(yīng)用IC。

控制器工作模式由MODE/PLLIN端決定，MODE/PLLIN端可以在脈沖跳躍型和連續(xù)工作模式之間選擇，它允許IC同步到外部時鐘，脈沖跳躍型在輕載時提供十分低的紋波，與在連續(xù)工作模式時相同。

當(dāng)輸出電壓進入設(shè)定值的10%以內(nèi)時，PG端給出指標(biāo)，LTC3789采用28PIN的4mm×5mm的QFN封裝。

LTC3789外部要求四只功率MOSFET，在VIN關(guān)斷時VOUT即斷開，軟起動時間可調(diào)，主要用于自動化系統(tǒng)，大功率電池供電系統(tǒng)等。

LTC3789基本應(yīng)用電路圖，如圖1。

下面介紹高效同步四開關(guān)升降壓控制器LTC3789的運行。

?主回路控制

LTC3789是一個提供輸出電壓高于，等于或低于輸出電壓的電流模式控制器。LTC專有的拓撲結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)采用一個電流檢測電阻。ITH引腳上的電壓是誤差放大器的EA的輸出電壓，電感上的電流是由ITH引腳上的電壓控制的。VFB引腳的反饋電壓與誤差放大器EA的內(nèi)部參考電壓相比較。如果輸入輸出電流調(diào)節(jié)回路已實現(xiàn)，那么電感電流的檢測通過檢測反饋電壓或者是檢測輸入輸出電流方式控制。

INTVCC/EXTVCC供電

頂部MOSFET和底部MOSFET的驅(qū)動器以及多數(shù)內(nèi)部電路都從INTVCC端供電，當(dāng)EXTVCC令其打開或接到低于4.5V時，一個內(nèi)部5.5V的低壓差穩(wěn)壓器給INTVCC從VIN供電，如果EXTVCC升上4.8V以上，則5.5V調(diào)整器關(guān)斷，另一個LDO調(diào)整器INTVCC從EXTVCC給出穩(wěn)定電壓，EXTVCC 的LDO允許INTVCC從更高效率的外部電源供電，例如從LTC3789的輸出供電，EXTVCC的最大電壓允許為14V。

內(nèi)部充電泵

每一個頂部MOSFET驅(qū)動器都是從浮動的升壓電容器CA和CB上取電荷的，通常由INTVCC通過外部二極管在MOS關(guān)閉時為之充電。當(dāng)LTC3789只工作在降壓或升壓區(qū)間時，其中一個頂部MOS總處于導(dǎo)通狀態(tài)，一個內(nèi)部充電泵重新給升壓電容充滿電，通過升壓二極管只有很小的漏電流，這令MOS保持導(dǎo)通。當(dāng)然，如果二極管漏電大。則內(nèi)部充電泵就不能足夠地給外部升壓電容充電，一個內(nèi)部的UVLO比較器一直監(jiān)視此電容上的電壓，檢測BOOST-SW電壓不得低于3.6V，否則它將關(guān)斷頂部MOSFET，大約時鐘周期的1/12，以允許CA或CB重新充電。

關(guān)斷和起動

控制器可以由拉低RUN端到低電平而關(guān)斷，當(dāng)RUN端電壓低于0.5V時，LTC3789即進入低靜態(tài)電流模式。放開RUN端即允許內(nèi)部1.2μA電流源為之充電，將電平拉上去，再次使能控制器。當(dāng)RUN端在精密閾值1.22V以上時，內(nèi)部LDO將給INTVCC供電。在此同時，一個6μA上拉電流將突然跳入并給RUN端提供更多的滯后，RUN端也可以從外部上拉或直接由邏輯電路驅(qū)動，要小心不要超出此端絕對最大值電壓6V。

控制器輸出電壓VOUT的起動，由SS端上的電壓控制，當(dāng)SS端電壓低于0.8V的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時。LTC3789調(diào)節(jié)VFB電壓用SS上的電壓替代0.8V基準(zhǔn)，這樣允許SS端用外接電容來調(diào)節(jié)軟起動，此電容接于SS端到GND。一個內(nèi)部3μA上拉電流給此電容充電，建立一個電壓斜波于SS端。隨著SS端電壓線性上升，從0V到0.8V，輸出電壓VOUT也同步從0V上升到設(shè)定電壓值。換句話說，SS端可以用于決定輸出電壓VOUT跟隨另一個電源的輸出軌跡。當(dāng)RUN拉低就可以禁止控制器。當(dāng)INTVCC低于欠壓鎖定值3.4V時，SS端由內(nèi)部MOSFET拉低進入欠壓鎖定狀態(tài)，控制器被禁止，外部功率MOS都處在關(guān)斷狀態(tài)。

電源開關(guān)控制

上圖展示了一個4個開關(guān)管如何連接到電感，VIN，VOUT和GND的簡化框圖。

上圖展示了LTC3789占空比D功能的操作區(qū)域。電源開關(guān)管被適當(dāng)控制在連續(xù)區(qū)域轉(zhuǎn)換。

升壓區(qū)域（VIN《《VOUT）

在升壓區(qū)域開關(guān)管A始終是開，同步開關(guān)管B始終是關(guān)。在每個周期中，首先打開開關(guān)管C，同步開關(guān)管C打開時，電感上的電流被檢測。當(dāng)電感上的峰值電流檢測到超過參考電壓的需求，并且和ITH引腳上的電壓成正比，開關(guān)管C被關(guān)閉，同時在這個周期的剩余部分開關(guān)管D打開。開關(guān)管C和開關(guān)管D交替打開，像一個典型的同步升壓穩(wěn)壓器。開關(guān)管C的占空比減小，直到轉(zhuǎn)換器的最小占空比達到DMIN_BOOST，公式如下：

降壓區(qū)域（VIN 〉〉VOUT）

開關(guān)D總處在導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)C總處在關(guān)閉狀態(tài)。在每一周期起動時，同步開關(guān)B首先導(dǎo)通，在同步開關(guān)B導(dǎo)通時檢測出電感電流，在檢測電壓降到基準(zhǔn)電壓以下時，與VITH成正比，同步開關(guān)B關(guān)斷，而開關(guān)A導(dǎo)通，并保持整個周期，然后開關(guān)A和B交替。如同典型的BUCK電路，開關(guān)A的占空比增加，直到允許的最大占空比DMAX，由下式給出：

升降壓區(qū)域（VIN = VOUT）

當(dāng)VIN接近VOUT時，控制器進入BUCK-BOOST區(qū)域，圖4示出在此區(qū)域的典型波形，在時鐘周期開始時，如果控制器由B和D導(dǎo)通開始，控制器首先工作在BUCK區(qū)，當(dāng)ICMP觸動，開關(guān)B關(guān)斷，開關(guān)A導(dǎo)通，在120。時鐘相位處，開關(guān)C導(dǎo)通，LTC3789開始工作為BOOST工作，直到ICMP觸動。然后，開關(guān)D在剩余的時鐘周期內(nèi)導(dǎo)通，如果控制器令開關(guān)A和C導(dǎo)通，首先工作在BOOST狀態(tài)，直到ICMP觸動開關(guān)D導(dǎo)通，在120。開關(guān)B也導(dǎo)通，使其又工作在BUCK狀態(tài)，然后，ICMP觸動，關(guān)斷開關(guān)B，而開關(guān)A導(dǎo)通，直到此周期結(jié)束。

下圖顯示了升壓區(qū)域的典型波形。如果VIN接近輸出電壓，將進入到降壓-升壓區(qū)域。

輕負載電流運行

LTC3789可以啟用脈沖跳躍模式和強制連續(xù)導(dǎo)通模式。要選擇強制連續(xù)模式，MODE/PLLIN引腳電壓連接到低于0.8V（例如SGND）。要選擇脈沖跳躍模式，MODE/PLLIN引腳連接到INTVCC.

當(dāng)LTC3789進入脈沖跳躍模式，在升壓區(qū)域，同步開關(guān)管D保持關(guān)閉期間，反向電流通過開關(guān)管A檢測。電流比較器ICMP在極輕負載時，可能會保持幾個周期并迫使開關(guān)管C脫扣到保持關(guān)閉的周期數(shù)相同（即：跳脈沖）。在降壓區(qū)域，電感上的電流不允許被反向。同步開關(guān)管B保持關(guān)閉時，檢測電感上的反向電流。電流比較器ICMP在極輕負載時，可能會保持不被脫扣，開關(guān)管A保持關(guān)閉的周期數(shù)相同。同步開關(guān)B在跳過周期內(nèi)也處于關(guān)閉狀態(tài)。在降壓 - 升壓型區(qū)域，控制器工作在升壓和降壓區(qū)域，在一個時鐘周期交替，如連續(xù)運行。在降壓 - 升壓型區(qū)域允許少量的反向電流，以減小紋波。出于同樣的原因，一個連續(xù)升壓和降壓的窄帶，被允許在降壓-升壓區(qū)域的高和低線區(qū)域末端。

輸出過壓保護

如果輸出電壓是比VFB電阻分壓器的分壓值要高，LTC3789將根據(jù)運行模式和運行區(qū)域做出響應(yīng)。在連續(xù)導(dǎo)通模式下，LTC3789將灌電流到輸入端。如果輸入電源有能力吸收電流，LTC3789將允許多達約160mV/RSENSE的電流灌向輸入端。在脈沖跳躍模式和在降壓或升壓的區(qū)域，開關(guān)將被停止輸出并且輸出保持高阻。在脈沖跳躍模式和降壓升壓區(qū)域以及相鄰連續(xù)升壓區(qū)域的窄帶，灌電流通過開關(guān)管A限制在約為40mV/（開關(guān)管A的導(dǎo)通電阻）RDS（ON），如果達到該值，開關(guān)管將停止并且輸出會上升。在脈沖跳躍模式并且在狹窄的連續(xù)降壓區(qū)域和相鄰的降壓-升壓區(qū)域，灌電流輸入通過RSENSE的是有限的，約為40mV/RSENSE。

恒流調(diào)節(jié)

LTC3789提供了一個輸入或輸出電流的恒定電流調(diào)節(jié)環(huán)路。一個靠近輸入或者輸出濾波電容的電流檢測電阻檢測輸入輸出電流。當(dāng)電流超過設(shè)定的電流限制值時，ITH引腳上的電壓將被拉低，以維持所需的最大輸入輸出電流。輸入電流限制功能可防止輸入的直流電源過載，而輸出電流限制提供了一個給電池充電的或者LED驅(qū)動電源的模塊。它也可以作為恒定電壓調(diào)節(jié)應(yīng)用的一個額外的電流限制保護。輸入/輸出電流限制有一個GND到VOUT（或VIN）最大絕對值的工作電壓范圍。

選擇頻率及鎖相環(huán)

選擇開關(guān)頻率時是在效率和元件尺寸之間折扣，低的工作頻率可以提高效率，減少MOSFET開關(guān)損耗，但需要大的電感及電容以便作到低紋波電壓。LTC3789的開關(guān)頻率由FREQ端選擇，如果MODE/PLLIN端不用外部時鐘源驅(qū)動，F(xiàn)REQ端可用來調(diào)節(jié)控制器的頻率，范圍為200KHz~600KHz。

開關(guān)頻率由FREQ端上的電壓決定，因為這里有一個精密的10μA電流流出FREQ端，用戶可以用外部接一支電阻到GND調(diào)節(jié)控制器頻率。在應(yīng)用信息部分提供一個曲線，它給出FREQ端電壓和開關(guān)頻率之間的關(guān)系。

一個鎖相環(huán)（PLL）集成在LTC3789中去同步內(nèi)部振蕩器到外部時鐘源頻率。它由MODE/PLLIN端送入，外同步時控制器工作在強制連續(xù)模式，PLL濾波器網(wǎng)絡(luò)集成在LTC3789內(nèi)部，PLL能夠鎖在200KHz~600KHz范圍內(nèi)的任何頻率，頻率設(shè)置電阻總會決定控制器初始工作頻率，然后鎖定在外時鐘頻率。

電源就緒（PGOOD引腳）

PGOOD引腳被連接到內(nèi)部一個N溝道MOSFET的開漏輸出引腳。當(dāng)VFB引腳電壓不在內(nèi)部的0.8V參考電壓±10%時，PGOOD引腳將被拉低。當(dāng)RUN引腳電壓低于1.22V或者LTC3789在軟啟動階段，PGOOD引腳也會被拉低。當(dāng)VFB引腳電壓進入±10%調(diào)節(jié)窗口時，有一個狀態(tài)良好的內(nèi)部20US的電源，或者當(dāng)VFB引腳電壓退出±10%調(diào)節(jié)窗口時，有一個狀態(tài)不良的內(nèi)部20US的電源。PGOOD引腳允許由一外部電阻上拉到INTVCC或者一個高達6V外部電源。

短路保護，電流限制和電流限值折返保護

控制器的最大電流閥值ITH引腳上的鉗位電壓限制。在每一個升壓周期，檢測到的最大峰值電壓被限制140mV。在每一個降壓周期，檢測到的峰谷電壓被限制在90mV。在降壓升壓區(qū)域，僅有在升壓區(qū)域相同的閥值限制峰值檢測電壓。

當(dāng)LTC3789輸出短路到地的時候，LTC3789內(nèi)部電流折返有助于限制限制負載電流。如果輸出低于其標(biāo)稱輸出電平的50％，那么最大感應(yīng)的電壓逐步降低，從它的最大值降到最大值的三分之一。折返電流限制在軟啟動期間被禁用。在短路條件下，在LTC3789將以一個非常低的占空比的降壓運行，并通過跳過周期的電流限制。在這種情況下，同步開關(guān)B將消耗大部分功率（但低于在正常運行）。