许多DC/DC转换器应用要求输出电压在很宽的输入电压范围内。一个日常的例子是来自汽车电池输入的调节良好的12V输出，其充满电电压约为14V，冷曲柄电压在9V以下波动。

有许多传统的解决方案来解决这个问题，但都有缺点，包括效率低，输入电压范围有限或使用笨重的耦合电感。有些甚至产生与输入电压极性相反的输出电压。系统设计人员通常必须在效率低下的拓扑结构或同时使用升压调节器和降压调节器的方案之间做出决定，这会增加额外滤波器组件和多个控制回路的复杂性。

LTC3780提供了一种更简单的解决方案，既不需要繁琐的磁力，也不需要额外的控制回路(见图1)。这种4开关控制器采用真正的同步降压或升压形式，具体取决于输入电压。模式之间的转换取决于占空比(图2)，并且是快速和自动的。控制器是通用的，提供三种操作模式，开关频率从200kHz到400kHz，输出电流从毫安到几十安培。三种工作模式允许设计师在轻负载时选择效率和低纹波。频率可以通过在PLLFLTR引脚上施加适当的电压来选择，或者可以通过内部锁相环将控制器同步到外部时钟。电流感应电阻器编程电流限制，使设计人员可以在广泛的功率mosfet阵列中进行选择。在典型应用中，效率达到97%，在负载电流超过十年的情况下，效率超过90%(图3)。尽管负载电流(图4)和线路电压(图5)存在瞬态，但输出仍保持稳定。

一个12V, 5A转换器从宽输入电压范围工作

图6显示了一个基于ltc3780的多功能转换器，在最高5A的电压下提供12V，输入从5V到32V;核心电路适合在一个立方英寸，占地面积只有2.5英寸(2)，如图7所示。该转换器可以在三状态FCB引脚处设置的三种轻负载工作模式中的任何一种下工作:连续电流模式，断续电流模式和突发模式 操作(在更高的输入电压下变为跳过周期模式)。这些模式允许设计师优化效率和噪声抑制。连续操作提供非常低的输出电压纹波，因为至少有一个开关节点总是以恒定的编程频率循环。至少有一个开关总是开着，由于输出lc滤波器不允许响铃，因此可以实现尽可能低的噪声。

在连续工作时，电源开关的工作顺序取决于输入电压是否大于、几乎等于或小于期望的输出电压。当输入远高于输出(降压模式)时，开关D保持导通，开关C关闭。当每个周期开始时，同步开关B首先打开，通过比较R上的电压(SENSE)和内部基准来确定电感电流。当检测电压降至基准电压以下时，同步开关B关闭，开关A在剩余的周期内打开。开关A和B交替打开和关闭，表现得像一个典型的同步降压调节器。开关A的占空比增加，直到变换器在降压模式下的最大占空比达到94%-96%。

图8a显示了这个buck区域的概念波形。当输入电压接近输出电压时，达到最大占空比，LTC3780切换到降压升压模式。图8b和8c显示了该区域开关的对称、输入电压依赖行为。如果循环开始时开关B和D打开，则开关A和C打开。然后，开关C关闭，开关A保持打开，开关D在剩余的周期内打开;但如果控制器启动时开关A和C处于开启状态，则开关B和D处于开启状态。然后，开关B关闭，开关D保持打开，开关A在剩余的周期内打开。

图8d显示了当输入远低于输出(boost模式)时的典型行为。这里，开关A总是开着，同步开关B总是关着。当每个周期开始时，开关C首先打开，电感电流通过R(SENSE)监测。当穿过R(SENSE)的电压高于参考电压时，在剩余的周期内，开关C断开，同步开关D打开。开关C和D交替打开和关闭，表现得像一个典型的同步升压调节器。

开关C的占空比减小，直到升压模式下变换器的最小占空比达到4%-6%。

当达到这个最小占空比时，LTC3780转换为降压-升压模式。

与连续电流模式一样，间断电流模式具有恒定频率和极低纹波的特点，并且通过关闭相关的同步开关(BorD)来提高轻负载时的效率。在升压模式下，如果负载足够轻，开关D保持关闭状态。在降压模式下，开关B每一个周期打开，只要足够长的时间产生一个小的负电感电流;这个序列即使在空载时也能保持恒定的频率运行(图9)。

突发模式(在升压操作中，图10)和跳过周期模式(在降压操作中，图11)提供尽可能高的轻负载效率。在突发模式操作中，开关C和D在短脉冲序列中操作，同时保持开关A接通。跳过周期模式仅在电感电流达到最小正电平时打开同步降压开关B，这在非常轻的负载下不会发生每个周期。由于在非常轻的负载下，用于开关的能量占功率损耗的大部分，因此这两种开关安排都提高了效率。

放置在两个同步mosfet的地端和源端之间的单感电阻决定了电流限制。它可靠地控制降压模式下的电感电流谷值和升压模式下的电感最大峰值电流。LTC3780通过内部比较器监测电流。这种单感电阻结构耗电少(与多个电阻感测方案相比)，并为短路和过流保护提供一致的电流信息。

灵活的权力

虽然LTC3780非常适合日常操作中可能的输入电压范围跨越输出电压的应用，但它也可以用作专用同步降压或升压控制器。需要从各种输入轨道获得固定输出的应用程序可以受益于单个插入式设计的简单性。至少，相同的布局可以重复，功率开关和无源元件缩放到特定的输入电压和输出负载要求。

LTC3780本身就是一个出色的同步升压控制器。专用升压控制器通常具有比LTC3780更窄的输入或输出电压范围，非同步版本(最常见的类型)在自由旋转肖特基二极管中遭受显着的功率损耗。与典型的非同步升压变换器相比，图6的电路在中等负载下可以产生超过5%的效率增加。

超越SEPIC

在任何工作模式下，单电感降压升压结构都具有高功率密度和高效率。与耦合电感SEPIC变换器相比，其效率可提高8%。图12显示了典型的LTC3780 12V/5A应用和SEPIC转换器之间的效率比较，SEPIC转换器不仅效率较低，而且相当大。在我们的降压升压示例中，SEPIC变压器占用的面积是电感的两倍，并且高度是电感的两倍(图13)。

即使是图13中现成的大型耦合电感也不足以满足在5A-a安全最小输入电压约为6V时将5V提升至12V的电流水平。为了将32V转换为12V, SEPIC将需要额定功率为60V的电源开关(当前最低漏源电压>V(IN) + V(OUT)))，但输出电流需要低R(DS(ON))，需要多个SO-8 mosfet或更大的TO-220。除了输入和输出去耦所需的电容器外，耦合元件将由大型、昂贵的高压陶瓷电容器组成。LTC3780使设计人员能够在提高效率的同时避免这些昂贵且浪费空间的复杂性。

短路保护

基本升压调节器拓扑不提供短路保护。当输出被拉低时，大电流可以从输入流向输出。然而，如果过载导致LTC3780电路达到电流限制，电流折叠防止过载转移到输入，而不会关闭整个电路。图14显示了结果:变换器被迫进入降压模式，并且SW2的占空比降低，使得SW2的电压继续在V(IN)和地之间摆动。V(IN)保持稳定，因为电流折返限制了电感电流，所以电源只比没有任何负载时多吸100mA。一个电源良好的输出开漏逻辑输出信号，无论输出电压是否在调节。当过载消失时，输出电压恢复到正常值，不需要关机和重启LTC3780。

让......活着

LTC3780应用程序通常与需要很少电流的相关子系统一起工作。LTC3780的STDBYMD引脚允许内部低差稳压器即使在RUN引脚禁用控制器的所有其他功能时也能保持功能。LDO然后在INTVCC引脚上提供高达40mA的6V，用于相邻的“唤醒”电路。

紧凑，高效的调节器与可编程V(OUT)

当外部电压通过一个电阻加到其V(OSENSE)引脚上时，LTC3780可以控制一个能够从7V-15V输入提供4A, 6V-12V输出的电源(图15)。在很宽的输入和负载电流范围内，效率都在90%左右，如图16所示。双mosfet集成肖特基二极管保持占地面积最小。通过75k欧姆电阻向反馈节点施加0.85V至4.9V，输出从12V到6V不等。适当的外部电压可以由公式V(OUT) = 13.28V - 1.5(V(REF))近似求得。当然，LTC3780的这种实现可以应用于许多其他范围的输入/输出电压和电流。

结论

当输入电压大于、小于或等于输出电压时，在严格的调节下提供大电流并不是一件容易的事情。LTC3780的专有架构承担了复杂性，简化了电源设计人员的工作。它是第一个buck-boost控制器，提供极高的效率，工作模式之间的无缝转换，宽输入电压范围，所有这些都不需要求助于繁琐的磁力或多个控制回路。

围绕LTC3780设计的转换器自然具有宽输入电压范围，这使其具有无与伦比的多功能性。一个单一的转换器设计可以由许多轨道中的任何一个供电，具有真正的同步降压或升压转换器的高效率。与普通设计相比，LTC3780具有独特的优势，是汽车、电信、工业和电池供电应用的理想选择。