优秀的同步升压控制IC-LTC3786

优秀的同步BOOST控制IC-LTC3786 在电池供电系统中，常常需要高效地从较低的电池电压升到较高的系统电压，LTC3786即是这样一款高性能的同步升压控制IC，它可以驱动所有N沟MOSFET及同步整流的MOSFET。

LTC3786输入电压可以从4.5V~38V，起动以后输入电压能低到2.5V。空载时静态电流仅55μA,非常适合电池供电系统，LTC3786的工作频率从50KHZ到900KHZ，也可以同步到外时钟频率，其内部有1.2V 的精密电压基准，PG信号输出指示，软起动端子，同时还可选择在轻载时进入猝发模式工作，或仍旧为连续电感电流模式工作，内部5.4V的LDO供给栅驱动电压。

LTC3786的基本应用电路如图1，内部方框电路如图2。

图1 LTC3786 的基本应用电路

图2 LTC3786 的内部方框电路

LTC3786的各引脚功能如下：

1PIN，VFB 误差放大器反馈输入，它接收由外部电阻分压器送来的反馈电压，外部电阻分压器接到输出电压到GND。

2PIN，SENSE+ 电流检测比较器的+输入端，输入信号时接一支电阻取样，放在与电感串联回路中。

3PIN，SENSE- 电流检测比较器的-输入端，与SENSE+用法相同，SENSE+和SENSE-端的共模电压为2.5V～38V。

4PIN，ITH 电流控制阈值和误差放大器的补偿点，此端电压设置电流触发阈值。

5PIN，SS 输出电压的软起动接点，外接一只电容到GND，设置输出电压起动的上斜率。

6PIN，PLLIN 相位检测器的外同步输入端，强制在连续模式工作的输入端。当外部时钟加到此端时，它将强制控制器进入连续模式，锁相环将强制BG信号升到外同步的时钟上升沿。当不要外同步时，此端决定LTC3786怎样在轻载下工作。将其拉到GND，选为猝发模式工作。此端悬浮时，内部100K电阻接到GND，也进入猝发模式。将其接到INTV CC时，强制为连续电流模式工作。将其接入高于 1.2V低于INTV CC-1.3V之间时，进入跳周期模式工作，在PLLIN与INTV CC之间加入100KΩ电阻时，也工作在此模式。

7PIN，FREQ 内部压控振荡器的工作频率控制端。将此端接到GND时为固定的350KHZ频率，接到INTV CC将强制VCO在535KHZ的频率，从此端接一支电阻到GND，调节电阻可以实现从50KHZ到900KHZ 范围的选择，电阻与内部20μA源出电流建起的电压用于内部VCO设置频率。换句话讲，此端可以用外部直流电压去调节其内部振荡器频率。

8PIN，RUN 运行控制输入端，强制此端低于1.28V时,关断控制器。强制其低于0.7V时，关断进入LTC3786，使其静态电流减小到8μA。用一个外部电阻分压器接于V IN，可以设置变换器的工作阈值，一旦运行起来，从RUN端源出4.5μA电流用来调节运行窗口。

9PIN，GND IC公共端。要与外部低边MOSFET源极，C IN和C OUT的负端紧密接在一起，所有小信号元件补偿网络元件接在一起后再接于此处。

10PIN，BG底部MOSFET驱动，接到主功率N-MOSFET的栅。

11PIN，INTV CC内部LDO输出端输出电压5.4V，给控制电路供电，给栅驱动电路供电，外加4.7μF 瓷介电容去耦旁路。

12PIN，VBIAS 主电源端通常接到输入电源V IN。将升压变换器的输出旁路电容接于此端到GND，工作电压范围为4.5V～38V。

13PIN，BOOST 同步MOSFET的浮动供电端，旁路电容接到SW，外加一个肖特基二极管接到INTV CC。

14PIN，TG 顶部MOSFET的栅驱动，外接到同步MOSFET的栅。

15PIN，SW 开关结点，接到顶部同步MOSFET的源极，底部MOSFET的漏极和电感。

16PIN，PGOOD PG指示器，漏极开路的逻辑输出，当输出电压达到稳压值的±10%以内时，此端拉到GND电平，为了防止错误触发输出电压达到目标值后25μS才给出状态。

下面叙述其各部分的工作

* 主控制环路

LTC3786用恒频工作为电流型升压控制IC。在正常工作时，外部底部MOSFET在时钟设置RS闩锁时导通，在主电流比较器ICMP复位RS闩锁时关断，峰值电感电流在ICMP触发并复位RS闩锁时，由ITH 端上的电压控制。它是误差放大器EA的输出，误差放大器于VFB端处比较输出电压反馈信号和内部基准电压1.2V。在升压变换器中，所需的电感电流由负载电流，V IN和V OUT决定。当负载电流增加时会使VFB 相对基准电压轻微减小，会使EA增加ITH电压，直到每个通道的电感电流匹配，新的需要基于新的负载电流状况。

底部MOSFET在每个周期关断后，顶部MOSFET即导通，直到下一次由电流比较器IR指示的电感电流开始反转。或者开始下一个新的开关周期。

* INTV CC供电

给顶部和底部MOSFET驱动器及多数内部电路供电，这些电流都从INTV CC给出，VBIAS的LDO（低压差线性稳压器）给出5.4V电压，其从VBIAS送到INTV CC。

* 关断和起动（RUN和SS端）

LT3786可以用RUN端关断，将此端拉到1.28V以下即关断主控制环路。将此端拉到0.7V以下时，即禁止了控制器多数内部电路，包括INTV CC，LDO。在此状态下，LTC3786仅消耗8μA电流，当芯片关断时不能加载，输出MOSFET在此期间关断，输出负载会使其体二极管产生较多的功耗。

RUN端还可以在外部上拉其电平，或直接由逻辑电路驱动。当RUN用低阻抗源驱动时，其最大电压不得超出8V，RUN端内部有一个11V的箝制，它允许RUN端通过一支电阻接到更高的电压，（例如V IN）进入RUN端的最大电流不得超过100μA，外部电阻分压器接到V IN来设置此阈值，令变换器工作。一旦运转时，有一个4.5μA电流从RUN端源出，允许用户调节此窗口电压。

控制器输出电压V-OUT的起动其由SS端上的电压控制，当SS端电压低于1.2V的内部基准时，LTC3786调节VFB电压到SS端电压去替代1.2V基准，这样允许SS端由外接一个电容到地来调节软启动。一个内部10μA上拉电流给此电容充电，使SS端产生一个电压斜波，随着SS端电压从0V升到1.2V，输出电压也升到最终设定值。

轻载电流工作——猝发模式工作

跳周期工作及连续导通模式工作。轻载时，LTC3786可以进入高效率的猝发模式工作，恒频脉冲跳跃模式工作或强制进入连续导通模式工作。选择猝发模式时，将PLLIN/MODE端接地，选择连续导通模式时，将PLLIN/MODE端接到INTV CC，选择跳周期式工作将将PLLIN/MODE端接到一个直流电压，它大于1.2V，小于INTV CC-1.3V。

当控制器使能成猝发模式时，电感中的最小峰值电流通过ITH端电压指示的最低值设置在大约30%的最大检测电压，如果平均电感电流高于所需电流，误差放大器EA将减小ITH端电压，当ITH端电压降到0.425V以下时，内部休眠信号为高电平，两个外部MOSFT都关断，ITH端从EA的输出断开时ITH为0.450V。

在休眠模式下，更多的内部电路关断，LTC3786仅消耗55μA电流。负载电流由输出电容供给，随着输出电压降低，EA的输出开始上升，当输出电压足够低时，ITH端重新接到EA的输出，休眠信号变为低电平，控制器回到正常工作，令底部的功率MOSFET导通，起始内部振荡器进入下一个周期。

当控制器使能猝发工作模式时，电感电流不允许反转。反转电流比较器（IR）在电感电流减少到零以前关断顶部功率MOSFET，防止其反转变负，这样控制器即工作在断续电流状态。

在强制为连续工作或由外部时钟源去作锁相环时，电感电流允许在轻载下或大瞬态条件下反转。峰值电感电流由ITH端电压决定，如同正常工作一样。在此模式下，轻载效率低于猝发模式工作，当然，连续工作模式在降低输出电压纹波上有优点，在抗音频干扰上有优点，由于保持恒频工作，与负载电流无关。

当PLLIN/MODE端接成跳周期模式时，轻载时LTC3786工作在PWM的跳周期模式。在此模式下，恒频工作保持降到最大输出电流的1%。在非常轻的负载条件下，电流比较器ICMP可能仍旧触发几个周期并强制外部低边MOSFET处于关断状态与之相同的周期。此时，电感电流不允许反转，在这种模式下，和强制连续工作模式一样，比猝发模式展示出较低的输出纹波和低的音频噪音，还减小了射频干扰。它可以提供更高的轻载效率，但是效率没有猝发模式高。

* 频率选择和锁相环

选择开关频率是在效率和元件几何尺寸之间打折扣，低频工作可以提高效率，减小MOSFET的开关损耗，但是需要大的电感和大的电容，以便保持低的输出纹波。

LTC3786的开关频率由FREQ端选择。

如果PLLIN/MODE端没有用外部时钟源驱动，FREQ端可以接到GND，接到INTV CC，或经过一个电阻调节。FREQ接到GND，选择350KHZ，接到INTV CC选择535KHZ，FREQ与GND之间接一支电阻可以调节频率从50KHZ到900KHZ，如图5所示。

锁相环（PLL）在LTC3786同步内部振荡器到外部时钟源的情况是可行的。此时，它被接到PLLIN/MODE 端，LTC3786的相位检测器调节VCO的电压送到校准的外面底部MOSFET导通的同步信号的上升沿。