設(shè)計(jì)要點(diǎn)DN571-簡介對于高壓輸入/輸出應(yīng)用，與傳統(tǒng)的基于電感器的降壓或升壓拓?fù)湎啾龋瑹o感開關(guān)電容器轉(zhuǎn)換器（電荷泵）可以顯著提高效率并減小解決方案尺寸。

通過使用電荷泵而不是電感器，“跳線電容器”就可以實(shí)現(xiàn)。

可用于存儲能量并將能量從輸入傳遞到輸出。

電容器的能量密度遠(yuǎn)高于電感器的能量密度，因此使用電荷泵可以將功率密度提高10倍。

但是，由于啟動，保護(hù)，柵極驅(qū)動和電壓調(diào)節(jié)方面的挑戰(zhàn)，電荷泵傳統(tǒng)上僅限于低功率應(yīng)用。

ADI公司的LTC7820克服了這些問題，可以實(shí)現(xiàn)高功率密度，高效率（高達(dá)99％）的解決方案。

該固定比率，高電壓，高功率開關(guān)電容器控制器具有內(nèi)置的4個N溝道MOSFET柵極驅(qū)動器，用于驅(qū)動外部功率MOSFET產(chǎn)生分壓器，倍壓器或負(fù)輸出轉(zhuǎn)換器：意味著從高達(dá)72V的輸入達(dá)到2：1的降壓比，從高達(dá)36V的輸入實(shí)現(xiàn)1：2的升壓比，或從高達(dá)36V的輸入實(shí)現(xiàn)1：1的負(fù)輸出轉(zhuǎn)換。

每個功率MOSFET以恒定的預(yù)設(shè)開關(guān)頻率執(zhí)行占空比為50％的開關(guān)操作。

圖1顯示了使用LTC7820的170W輸出電壓乘法器電路。

在高達(dá)7A的負(fù)載電流下，輸入電壓為12V，輸出為24V，開關(guān)頻率為500kHz。

16個10μF陶瓷電容器（X7R型，尺寸為1210）用作跨接電容器來傳輸輸出功率。

如圖2所示，該解決方案的近似尺寸為23mm x 16.5mm x 5mm，功率密度高達(dá)1500W / in3。

圖1：使用LTC7820的高效率，高功率密度12V VIN至24V / 7A倍壓器圖2：估計(jì)的解決方案尺寸和高效率由于該電路中未使用電感器，因此所有四個MOSFET均進(jìn)行軟開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)大大減少了切換帶來的損失。

此外，低壓MOSFET可用于開關(guān)電容器倍壓器中，從而大大降低了傳導(dǎo)損耗。

如圖3所示，轉(zhuǎn)換器的峰值效率為98.8％，而滿載效率為98％。

實(shí)現(xiàn)4個開關(guān)之間的功耗平衡，分散散熱，并簡化智能布局中減少發(fā)熱量的工作。

圖4中的溫度記錄器顯示，在23°C的環(huán)境溫度和自由空氣流動的情況下，熱點(diǎn)的溫度升高僅為35°C。

圖3：在500kHz fSW時(shí)12V VIN至24V / 7A倍壓器的效率和負(fù)載調(diào)節(jié)率。

嚴(yán)格的負(fù)載調(diào)節(jié)。

盡管基于LTC7820的倍壓器是一個開環(huán)轉(zhuǎn)換器，但LTC7820的高效率仍保持了嚴(yán)格的負(fù)載調(diào)節(jié)。

。

如圖3所示，滿載時(shí)的輸出電壓僅下降0.43V（1.8％）。

啟動在倍壓器應(yīng)用中，如果輸入電壓從零緩慢上升，則LTC7820可以啟動而不會經(jīng)歷電容器的浪涌充電電流。

只要輸入電壓緩慢上升（持續(xù)幾毫秒），輸出電壓就可以跟蹤輸入電壓，并且電容器之間的電壓差保持較小，因此不會有較大的浪涌電流。

輸入壓擺率控制可以通過在輸入端使用隔離FET或使用熱插拔控制器來實(shí)現(xiàn)，如LTC7820產(chǎn)品手冊的“典型應(yīng)用”部分所示。

在圖1中，在輸入端使用了一個斷開FET。

與分壓器解決方案不同，倍壓器每次都必須從零輸入電壓開始，但是在有重負(fù)載時(shí)可以直接啟動。

圖4顯示了7A負(fù)載條件下的啟動波形。

圖4：7A負(fù)載下的啟動波形。

結(jié)論LTC7820是ADI公司的固定比率高電壓大功率開關(guān)電容器控制器。

它具有內(nèi)置的柵極驅(qū)動器來驅(qū)動外部MOSFET，并可以實(shí)現(xiàn)非常高的效率（高達(dá)99％）和高功率密度。

堅(jiān)固的保護(hù)功能使LTC7820開關(guān)電容器控制器適合于高電壓，大功率應(yīng)用，例如：總線轉(zhuǎn)換器，大功率分布式電源系統(tǒng)，通信系統(tǒng)和工業(yè)應(yīng)用。