傳統(tǒng)的先降壓后升壓型或先升壓后降壓型轉(zhuǎn)換器不僅拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且轉(zhuǎn)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(chuàng)新地開發(fā)出了獨特的四開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)降壓 - 升壓型穩(wěn)壓器LTM4607V,顯著地提升效率，并且把以前需要外置的MOS管內(nèi)置于電源芯片內(nèi)，節(jié)省了很大的空間。特別是由于不需進行傳統(tǒng)的開關(guān)變壓器的設(shè)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(wěn)壓器，大大簡化了電源的設(shè)計，極大地擴大了此類開關(guān)電源的應(yīng)用。雖然此方案單從電源部分的成本上看，與傳統(tǒng)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(tǒng)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(shè)定)，能夠在寬輸入范圍內(nèi)提供 92%至 98% 的效率。這種高效型設(shè)計在升壓模式中提供了高達 5A 的連續(xù)電流 ，而在降壓模式中則可提供 12A的電流 。高開關(guān)頻率和電流模式架構(gòu)的運用實現(xiàn)了針對電壓和負載變化的快速瞬態(tài)響應(yīng)，而不會犧牲穩(wěn)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(xiàn)高密度負載點調(diào)節(jié)。扁平的 LGA 封裝具有一個很低的結(jié)點至引腳熱阻( 4°C/W ) ，從而保持了一個可接受的結(jié)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(huán)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(huán)境或者高負載，可以簡單地在外殼的頂部增設(shè)一個散熱器。

        它的適用的產(chǎn)品范圍有：電信、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，工業(yè)和汽車設(shè)備以及高功率電池供電式設(shè)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(guān)，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(nèi)阻大電流的場效應(yīng)管來作為上述4個電子開關(guān)。LTM3780V控制這4個功率場效應(yīng)管柵極，可以實現(xiàn)開關(guān)降壓或者開關(guān)升壓的效果。

圖 3 LTM4607V內(nèi)部的四個場效應(yīng)管

Boost升壓工作模式

當需要設(shè)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(yù)常閉，而B常開，輸入電源經(jīng)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(xiàn)Boost升壓工作模式。

Buck降壓開關(guān)工作模式

當輸入電壓VIN、高于所需要設(shè)定的輸出電壓VOUT時，LTM4607工作在Buck開關(guān)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(guān)A給電感L供電，用開關(guān)B來為電感續(xù)流，以獲得降壓型Buck開關(guān)穩(wěn)壓輸出效果。

無縫切換工作模式

當需設(shè)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(nèi)處于導通狀態(tài)。僅僅為了適應(yīng)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(nèi)，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(wěn)定輸出電壓。

圖 4 LTM4607V簡化的內(nèi)部框圖

          其中RUN引腳為輸出控制引腳。當施加RUN引腳上電壓VRUN大于1．6 V時，LTM4607控制器工作，而VRUN低于1．6 V時，LTM4607關(guān)斷內(nèi)部控制開關(guān)電路，控制器處于低電流關(guān)斷狀態(tài)，此時無輸出電壓。注意此管腳上的電壓不要大于6伏。

         VFB是電壓反饋引腳，此管腳內(nèi)部通過一個100K電阻與輸出管腳相連。輸出電壓通過外部反饋分壓電阻將輸出電壓信號通過內(nèi)部誤差放大器與內(nèi)部參考電壓(0．8 V)相比較，以調(diào)節(jié)MOSFET的導通時間，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)置值。

      外部反饋分壓電阻Rfb的大小的計算公式見下圖5，當要輸出12V電壓時，可計算出分壓電阻的取值是7.15KΩ。

圖 5   電阻取值計算公式

       

 圖 6  LTM4607外圍器件的選擇

LTM4607應(yīng)用電路原理圖如下所示。

圖 7 LTM4607應(yīng)用電路原理圖

         為了充分發(fā)揮芯片的性能，本開關(guān)電源采用四層PCB設(shè)計，在進行PCB設(shè)計時，除了通用的布線規(guī)則外，對于此開關(guān)電源的PCB設(shè)計而言，一些需要注意之處在于：(1)由于是大電流輸出，相應(yīng)的大電流PCB走線盡量粗些，芯片的功率器件管腳

        與PCB連接處應(yīng)放置多個過孔與PCB各層的同一走線相連。(2)外部反饋分壓電阻應(yīng)遠離大電流信號和噪聲路徑。(3)SENSE+／SENSE-引腳在布線時應(yīng)有最小的環(huán)路空間，以避免傳感布線通過噪

   聲區(qū)域。

      下圖8分別是1-4層的印制板設(shè)計圖。

圖8    LTM4607V應(yīng)用電路1-4層的印制板設(shè)計圖

       LTM4607V芯片的推出，極大地簡化了此類直流升降壓開關(guān)電源的設(shè)計，為相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品提供了非常穩(wěn)定可靠而且性能卓越的電源保障。