【導讀】正至負轉換 (反相輸出) 廣泛地使用在 LCD 器件、OLED 顯示器、音頻放大器、工業(yè)機械、半導體制造工藝控制設備、測量工具、測試系統(tǒng)、LED 驅動器和電池充電器中。許多此類應用需要高功率級和擴展的輸入電壓范圍，而這正是 LTC3896 正至負控制器的兩個固有特性。這款控制器因其能夠處理非常高的輸入和輸出電壓 (總電壓應力可達 150V)、能夠驅動標準級 MOSFET 并具有 40μA (在停機模式中則為 10μA) 的低工作靜態(tài)電流而特別適合汽車應用。
寬的 7V~72V 輸入至 –12V/5A 輸出
圖 1 示出了一款基于 LTC3896 的正至負轉換器。該解決方案從一個 7V 至 72V 輸入電壓范圍提供 –12V/5A 輸出。在汽車市場中，LTC3896 處理高輸入電壓的能力免除了增設龐大和昂貴電壓抑制器的需要，而低的最小輸入電壓即使在冷車發(fā)動情況下也能保持敏感系統(tǒng)正常運行。
圖 1：–12V 輸出轉換器 (U1) 在 7V 至 72V 輸入電壓范圍內提供 5A 至負載。注意控制信號 RUN、PGOOD 和 PLLIN 是參考于 GND
該轉換器的功率鏈由 MOSFET Q1、Q2 和電感器 L1 組成。輸出濾波器基于陶瓷電容器
U1 的
引腳連接至 GND，在該引腳上產生一個 12V 電位 (相對于
)。如果需要一個電源良好信號，則應使用一個參考于 GND 的外部電壓源。LTC3896 的控制和接口信號 (包括 RUN、PGOOD 和 PLLIN) 參考于系統(tǒng) GND，以免除在處理器控制型系統(tǒng)中增設電平移位器之需。
U1 的引腳連接至 GND，在該引腳上產生一個 12V 電位 (相對于)。如果需要一個電源良好信號，則應使用一個參考于 GND 的外部電壓源。LTC3896 的控制和接口信號 (包括 RUN、PGOOD 和 PLLIN) 參考于系統(tǒng) GND，以免除在處理器控制型系統(tǒng)中增設電平移位器之需。在產品手冊 [1] 中詳細說明了計算 LTC3896 周圍組件之電壓和電流應力的指引。對于基本評估，可采用下面的公式來計算占空比 (D)、平均電感器電流
和 MOSFET 電壓應力
和 MOSFET 電壓應力
演示電路 DC2447A [2] 說明了 LTC3896 的通用性。設計師能測試該控制器的眾多功能，包括同步至一個外部時鐘、使用一個外部線性穩(wěn)壓器來減小高輸出電壓條件下 IC 上熱應力的能力、以及用于產生 –5V 或 –3.3V 輸出的簡易型解決方案。
圖 2 示出了各種不同輸入電壓下的效率。圖 3 給出了轉換器處于工作狀態(tài)時的熱像圖。
圖 2：圖 1 所示電路的效率曲線。輸出電壓為 –12V，最大負載電流為 5A。
圖 3：DC2447A 的熱像圖是在 36V 輸入電壓、–12V/5A 輸出條件下拍攝的。在右側給出的是該演示板的裝配圖。
結論
LTC3896 是一款高度集成的控制器，專為正至負轉換而設計。基于該控制器的解決方案具有高效率和極低的靜態(tài)電流，這一點對于電池供電式系統(tǒng)是很重要。另外，這款器件還高度通用，擁有可編程頻率、150V 的寬輸入電壓范圍和至 –60V 的輸出電壓。它利用參考于主機地的控制信號簡化了汽車和工業(yè)電源的設計。
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