航天器上的系統(tǒng)供電電源比較單一，但是實(shí)際應(yīng)用中不同用戶對(duì)供電電壓的要求不盡相同，往往要通過(guò)對(duì)供電電源進(jìn)行電壓變換，以獲得符合不同用戶要求的供電電壓。為了使電壓轉(zhuǎn)換器能夠應(yīng)用于不同的供電場(chǎng)合，需要設(shè)計(jì)在低壓供電、高壓供電或正常供電時(shí)都能實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的電源轉(zhuǎn)換電路。為了獲得一個(gè)位于較寬輸入電壓范圍的中間值的輸出電壓，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)不同供電情況采用升壓變壓器和降壓變壓器或多個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的升壓電路和降壓電路以實(shí)現(xiàn)電源的轉(zhuǎn)換，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，轉(zhuǎn)換效率低，且質(zhì)量體積較大;而且電壓轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)一般都是針對(duì)于特定的使用負(fù)載，帶載能力有限，在多負(fù)載的情況下不能保證每個(gè)負(fù)載都能得到額定的功率，具有應(yīng)用局限性。電源轉(zhuǎn)換模塊LTC3780是一款高性能的升壓降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器，可在輸入電壓低于、高于或等于輸出電壓的情況下運(yùn)行，并且可以對(duì)最大輸出電流進(jìn)行設(shè)定，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出和較高的轉(zhuǎn)換效率，并且具有較強(qiáng)的帶載能力。

模塊簡(jiǎn)介

LTC3780采用一種恒定頻率電流模式架構(gòu)，它提供一個(gè)200kHz至400kHz的可鎖相固定頻率，可在4V至36V的寬輸入和輸出的電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)升壓、降壓和升壓/降壓模式之間的無(wú)縫切換，輸出電壓準(zhǔn)確度達(dá)±1%。控制器通過(guò)對(duì)4個(gè)功率開(kāi)關(guān)的控制可以實(shí)現(xiàn)各工作模式間的連續(xù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)Vin小于Vout時(shí)控制器工作在升壓區(qū)當(dāng)Vin大于Vout時(shí)控制器工作在降壓區(qū)，當(dāng)Vin接近Vout時(shí)控制器工作在升壓/降壓區(qū)。控制器的輸出電壓是由輸出電容兩端的外部阻性反饋分壓器來(lái)設(shè)定的，由誤差放大器將反饋信號(hào)與內(nèi)部精準(zhǔn)電壓比較實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。LTC3780和4個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的簡(jiǎn)化連接原理圖如圖1所示，其工作區(qū)域與功率開(kāi)關(guān)管狀態(tài)和占空比D的關(guān)系如圖2所示。

特點(diǎn)

單電感器架構(gòu)允許VIN高于、低于或等于VOUT

寬VIN范圍：4V至36V工作電壓

同步整流：效率高達(dá)98%

電流模式控制

±1%輸出電壓準(zhǔn)確度：0.8V《VOUT《30V

可鎖相固定頻率：200kHz至400kHz

電源良好（powerGood）輸出電壓監(jiān)視器

用于MOSFET電源的內(nèi)部LDO

四N溝道MOSFET同步驅(qū)動(dòng)

在停機(jī)期間VOUT與VIN斷接

可調(diào)軟起動(dòng)電流斜坡上升

折返輸出電流限制

可選的低電流模式

輸出過(guò)壓保護(hù)

采用24引腳SSOp和裸露襯墊（5mmx5mm）32引腳QFN封裝

各工作模式間的轉(zhuǎn)換原理如下

1）當(dāng)輸入電壓小于輸出電壓時(shí)，控制器自動(dòng)切換到升壓模式，開(kāi)關(guān)A始終接通而開(kāi)關(guān)B始終斷開(kāi)。在每個(gè)周期中開(kāi)關(guān)C首先接通，輸入電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)A和開(kāi)關(guān)C對(duì)電感器L進(jìn)行充電儲(chǔ)能，同時(shí)控制器進(jìn)行電感器電流的檢測(cè)，當(dāng)電感器電流高于基準(zhǔn)值時(shí)，開(kāi)關(guān)C斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)D接通，電感器釋放能量實(shí)現(xiàn)升壓。開(kāi)關(guān)C和開(kāi)關(guān)D就這樣交替通斷實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的升壓輸出。

2）當(dāng)輸入電壓大于輸出電壓時(shí)，控制器自動(dòng)切換到降壓模式，開(kāi)關(guān)D始終接通，開(kāi)關(guān)C始終斷開(kāi)。在每個(gè)周期中開(kāi)關(guān)B首先接通，對(duì)電感器L進(jìn)行持續(xù)泄流釋放能量，實(shí)現(xiàn)降壓，同時(shí)控制器對(duì)電感器電流進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)電感器電流低于基準(zhǔn)值時(shí)，開(kāi)關(guān)B斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)A接通，對(duì)電感器進(jìn)行充電儲(chǔ)能。開(kāi)關(guān)A和開(kāi)關(guān)B就這樣交替通斷實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的降壓輸出。

3）當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓時(shí)，控制器自動(dòng)切換到升壓/降壓工作模式，開(kāi)關(guān)A和C與開(kāi)關(guān)B和D兩組開(kāi)關(guān)交替接通，通過(guò)對(duì)電感器的充放電使得輸出電壓和輸入電壓之間的電位差不斷減小，當(dāng)輸出電壓穩(wěn)定時(shí)只有開(kāi)關(guān)A和開(kāi)關(guān)D處于接通狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。

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