在任何交通運(yùn)輸系統(tǒng)中都有一個(gè)常見問題：怎樣才能在不影響性能和轉(zhuǎn)換效率的前提下，獲得高降壓比和占板面積緊湊的解決方案? 直到不久前，依然沒有一款解決方案能夠在不犧牲其他性能的情況下達(dá)到所有關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)。不過，隨著ADI公司單片、2MHz 以上、同步降壓型轉(zhuǎn)換器 LT86xx 系列的推出，所有必要的性能標(biāo)準(zhǔn)都可以立即得到滿足了。

一個(gè)很好的例子是 LT8609，這是一款 2A、42V 輸入同步降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器。獨(dú)特的同步整流拓?fù)涮峁?93% 的效率，而以 2MHz 頻率切換使設(shè)計(jì)師能夠避開關(guān)鍵噪聲敏感頻段，例如 AM無(wú)線電，同時(shí)可提供占板面積非常緊湊的解決方案。突發(fā)模式 (Burst Mode®) 運(yùn)行在無(wú)負(fù)載備用情況下保持靜態(tài)電流低于 2.5μA，從而使該器件非常適合始終保持接通的系統(tǒng)。LT8609 的 3.0V 至 42V 輸入電壓范圍使其非常適合汽車應(yīng)用，這類應(yīng)用必須以低至 3.0V 的最低輸入電壓穩(wěn)定通過冷車發(fā)動(dòng)和停-啟情況，并穩(wěn)定通過超過 40V 的負(fù)載瞬態(tài)。其內(nèi)部 3.5A 開關(guān)可在峰值負(fù)載電流為 3A 時(shí)，提供高達(dá) 2A 的連續(xù)輸出電流。原理圖和相應(yīng)于 2MHz 切換頻率的效率曲線如圖 3 所示。

由于在單電池或雙電池供電車輛中，冷車發(fā)動(dòng)和負(fù)載突降情況很常見，所以很多交通運(yùn)輸系統(tǒng)都提供很寬的輸入電壓范圍。而且使情況更加復(fù)雜的是，所需輸出電壓有可能超出這種已經(jīng)很寬的輸入電壓范圍。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的復(fù)雜問題是，無(wú)論輸入電壓是高于、低于還是等于輸出電壓，所設(shè)計(jì)的解決方案都必須允許固定輸出。

解決這種問題的常見方法是采用 SEPIC 拓?fù)滢D(zhuǎn)換器。不過這種轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)很復(fù)雜，需要兩個(gè)電感器，而且通?？臻g利用率和轉(zhuǎn)換效率都不高。因此，ADI公司設(shè)計(jì)了廣泛的 4 開關(guān)降壓-升壓型控制器，這些控制器不僅簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，還提供很高的空間利用率和轉(zhuǎn)換效率，功率損耗在 5% 至 7% 之間 (視輸入至輸出電壓范圍而定)。圖 4 所示 LT8705 是一個(gè) 4V 至 80V 輸入的降壓-升壓型控制器例子，該器件提供車輛環(huán)境中常見的一個(gè)固定 12V 輸出。

圖 4：詳細(xì)的 LT8705 原理圖，從 4V 至 80V 輸入提供固定 12V 輸出

INCREASED VOUT RIPPLE FOR VIN > 60V：VIN > 60V 時(shí)，VOUT 紋波增大

解決汽車?yán)滠嚢l(fā)動(dòng)問題的另一種方法是，采用升壓型轉(zhuǎn)換器，后面再跟一個(gè)降壓型轉(zhuǎn)換器。在這種拓?fù)渲?，從單電池提供的升壓型轉(zhuǎn)換器之輸出設(shè)定為比電池的標(biāo)稱電壓高出幾伏，然后再用一個(gè)降壓型轉(zhuǎn)換器對(duì)其降壓，使其達(dá)到下游電子組件所需的工作電壓。盡管這種方法需要兩個(gè)轉(zhuǎn)換器，但是ADI公司已經(jīng)開發(fā)出一款整合了升壓型控制器和降壓型控制器的器件，兩個(gè)控制器既可獨(dú)立使用，又可作為升壓-降壓跟隨器使用。圖 5 中用LTC7813 說明這種器件的工作原理。