傳統上，電信和數據通信設備為系統總線提供負直流輸出電壓，例如-48 V。原因很簡單：直流電壓可以保持低噪音，并且很容易從普通的鉛酸電池產生，通常在12伏左右。此外，負電源可使電纜和銅線遠離腐蝕。通常，在服務器和計算機等應用中，這種未調節的負直流輸出電壓被反轉為正母線電壓，用于驅動各種降壓轉換器，這些降壓轉換器必須在高輸出電流下產生穩定的低直流電壓，以驅動各種電子在系統板上加載。此類系統板還使用放大器，運算放大器和傳感器等功能，這些功能可在穩壓，負電源或分離電源上工作，以保持AC信號的清潔。

將此未調節的負電源轉換為穩壓負電源或調節的負升壓電壓以及正調節電壓并非無足輕重。使用分立組件時，每種拓撲結構都很復雜且耗時。更重要的是，它不能保證性能，并且在占用更多電路板空間的同時可以降低成本。

為了使設計人員能夠輕松完成這項任務，凌力爾特公司開發了一種新穎的同步多拓撲DC/DC控制器LT8709，可通過負輸入輕松配置降壓，升壓，降壓 - 升壓和反相拓撲，使其適用于各種電源設計。此外，它的同步操作意味著輸出二極管被高效率的P溝道MOSFET取代，從而提高了效率，并允許更高的輸出電流高達20 A.因此，它消除了通常在介質中所需的散熱器。高功率應用，使設計人員能夠生成各種具有負輸入電壓的DC/DC轉換解決方案，適用于各種電源設計。

本文研究了這種新型DC/DC控制器的架構，以了解為什么它很容易產生降壓，升壓和降壓 - 升壓，以及反向負輸入電壓拓撲。除了揭示其獨特的功能和特性之外，我們還將展示基于LT8709的負極到負極和負極到正極DC/DC轉換解決方案的工作示例，以滿足所需的輸出負載電流。還將討論設計示例的測量性能結果。

多拓撲控制器

根據Linear的產品設計經理Albert Wu的說法，DC/DC控制器的反饋電路是獨一無二的。如圖1所示，單反饋（FBY）引腳將多拓撲控制器配置為降壓，升壓，降壓 - 升壓或反相轉換器。該架構可確保FBY引腳的電壓始終相對于控制器芯片的接地（GND）引腳。連接在VOUT和FBY引腳之間的電阻RFBY使用以下公式計算：。

對于負輸出電壓，（1）

對于正輸出電壓，（2）

圖1：LT8709負輸入同步多拓撲的內部框圖DC/DC控制器。

LT8709還具有創新的EN/FBIN引腳電路，允許緩慢變化的輸入信號和可調節的欠壓鎖定（UVLO）功能。該引腳還用作輸入電壓調節，以避免高阻抗輸入電源崩潰。還集成了諸如頻率折返，熱關斷和軟啟動等附加功能。 LT8709的軌到軌輸出電流檢測允許控制器配置為限流應用，如電池或電容充電。此外，它還具有PG引腳，用于電源良好指示。

使用內部振蕩器，控制器的開關頻率可以通過電阻RT輕松設置在100 kHz和750 kHz之間，電阻RT從RT引腳連接到-VIN引腳。但是，它也可以與外部時鐘同步。 LT8709采用20引腳TSSOP封裝。

選擇開關頻率是效率和元件尺寸之間的權衡。雖然低開關頻率通過降低MOSFET損耗來提高效率，但它需要更大的電感和/或電容來維持低輸出紋波電壓。

該輸入范圍為-4.5 V至-80 V，可配置各種DC/DC轉換解決方案。讓我們首先使用負降壓轉換器，如圖2所示。在此應用中，LT8709拓撲結構從更負的輸入電壓產生負輸出電壓。根據這種設計（取自控制器的數據手冊），該電路在-16 VDC至-30 VDC的輸入電壓下，在8.5 A時產生-12 VDC。用于計算外部無源元件（包括電感）值的公式在數據表 ¹ 的表1中給出。在此設計中，反饋電阻RFBY1和RFBY2通過將FBY引腳相對于GND引腳調節至-1.234 V來設置輸出電壓。

圖2：LT8709配置為負到負極降壓轉換器。元件值的開關頻率為250 kHz，-16 VDC至-30 VDC輸入至-12 VDC輸出，負載電流為8.5 A.

描述此配置的負載電流變化的測量效率響應在圖3中，負輸入（-VIN）為-24 V.曲線表明從低負載到高負載的轉換效率保持在90％以上。從中負載到滿負載，它超過95％。同樣，輸出負載階躍的瞬態響應非常高。

圖3：輸入電壓VIN = -24 V時的效率和功率損耗與負載電流的關系。

類似地，圖4顯示了負向正反相轉換器拓撲結構。在此設計中，LT8709從負輸入電壓產生正5 V輸出電壓，具有更大，相等或更小的幅度。單個反饋電阻RFBY通過參考GND引腳電壓將FBY引腳調節至-15.8 mV來設置輸出電壓。該逆變器設計的元件值基于LT8709數據手冊 ¹ 的表2中提供的公式。

圖4：Linear Tech的LT8709配置為負向正反相轉換器，在4 A負載電流下產生正5 V輸出電壓從-4.5 V至-42 V的負輸入電壓范圍。

LT8709的數據手冊還提供了拓撲特定的布局指南，以實現電源電路的最佳散熱，效率和EMI性能。遵循這些指導原則將有助于您實現所需的性能。

雖然本文僅提供了兩個基于LT8709的設計實例，負降壓和反相轉換器，但產品數據表詳細介紹了其他拓撲結構的解決方案，即負降壓 - 升壓和負升壓。簡而言之，LT8709是一款多功能控制器，使設計人員能夠使用單個反饋電阻，兩個同步MOSFET和一些無源元件生成各種負輸入DC/DC轉換器解決方案。

有關本文中討論的同步降壓控制器和穩壓器的更多信息，請使用提供的鏈接訪問Digi-Key網站上的產品頁面。

參考

1. T8709數據表