超宽输入电压要求是DC/DC变换器应用中常见的设计问题。当该范围包括高于和低于输出电压的电压时，转换器必须同时执行升压和降压功能，使设计问题更加复杂。高电压输入范围使问题更加棘手。这些设计问题在汽车环境中很常见，在汽车环境中，电池供电的电子设备必须处理从冷曲柄到负载转储的所有问题，范围可以从4V到60V。汽车电池供电设计的要求有些独特，因为工作输入电压通常控制得相对较好，但必须考虑超宽的输入范围，因为短时间的事件可能会产生极端的输入电压偏移。

对于升压/降压问题，有几种常见的解决方案。一种解决方案是将多个电路级联，例如升压转换器后面跟着降压转换器或LDO，其中升压转换器防止降压转换器的输出在低输入电压下掉出。对于高输入电压，输入电压的上限直接施加在降压级上，这使得使用LDO不切实际。使用升压变换器和高压降压变换器也可以，但这种拓扑结构会带来复杂性、效率降低和成本的损失。SEPIC转换器是升压/降压应用的一种流行拓扑结构，但是SEPIC转换器具有固有的缺点，例如两个电感的费用，低效率，高开关电压和电流应力以及高输出纹波电流。

LT3433是一款高压单片DC/DC转换器，集成了两个开关元件，采用独特的拓扑结构，可以使用单个电感进行降压和升压转换。当输入电压明显高于输出电压时，LT3433使用升压驱动高侧开关以改进的非同步降压配置工作。当输入电压接近或低于输出电压时，LT3433激活接地参考开关，从而创建桥式开关配置或降压/升压转换器，允许极低的降差和/或升压转换。LT3433主要用于具有瞬态低电压输入要求的降压应用，例如必须支持冷曲柄条件的12V汽车应用，其中电池导轨可以短暂降至4V。LT3433还可以在SEPIC拓扑目前是最佳选择的某些应用中发挥重要作用。

里面有什么?

LT3433采用200kHz恒频电流模式架构，可在4V至60V输入电压下工作。LT3433封装在16引脚熔融TSSOP外露衬垫引线框架封装中，具有占地面积小和出色的热特性。内部1%电压基准允许编程精确输出电压高达20V使用外部电阻分压器。LT3433的框图如图1所示。

突发模式操作提高了轻负载条件下的效率。在突发模式下，LT3433静态电流降至~100μA，最大限度地减少了电池供电应用的维护功率。突发模式操作可以通过将BURST_EN引脚短接到V(OUT)引脚或V(BIAS)引脚，或通过使用外部电源偏置引脚来禁用。将BURST_EN短接到地使能突发模式。LT3433还具有低电流关断模式，可将静态电流降低至~10μASHDN引脚拉到0.4V以下。

LT3433采用限流和频率折返来帮助控制启动和短路条件下的电感电流失控。软启动功能还包括在启动期间减少输出超调和涌流。软启动持续时间由放置在SS引脚和地之间的电容器控制。LT3433不受通常与斜率补偿相关的电流限制降低的影响，因此开关电流限制不受占空比的影响。

在降压和降压/升压操作模式之间的切换由LT3433自动控制。在降压模式下，如果转换器输入电压足够接近输出电压，需要大于75%的占空比，LT3433在“导通”时间内启用第二次开关，将电感的输出侧拉到地。这种桥式配置开关操作允许电压转换在V(IN)接近或小于V(OUT)时继续进行。

桥拓扑

用最简单的术语来说，降压DC/DC转换器切换电感器的V(In)侧，而升压转换器切换电感器的V(OUT)侧。LT3433桥接拓扑融合降压和升压拓扑元素，在电感器两侧提供开关，如图2所示。同时操作两个开关可以实现升压和降压功能。

最大占空比能力(DC(MAX))表示降压转换器的降压能力。随着V(IN) - V(OUT)的减小，所需占空比向DC(MAX)方向增加，直到达到变换器的极限，变换器失去调节。第二个开关桥接在V(IN)和地之间的开关电感，整个输入电压被施加在电感上，这减少了维持调节所需的占空比。使用这种拓扑，当V(IN)接近或下降到V(OUT)以下时，可以维持调节。

4V-60V输入到5V输出汽车转换器

4V-60V到5V转换器如图3所示。该设计非常适合12V汽车应用，其中需要从4V冷曲柄到60V负载转储的电池线电压进行输出调节。桥式模式操作的输入电压阈值接近8V，因此除冷曲柄状态外，变换器主要在降压模式下工作。该转换器可容纳高达400mA的负载，在标称13.8V输入下工作时，效率大于83%。在启用突发和禁用突发配置中，当V(IN) = 4V和V(IN) = 13.8V时，转换效率如图4所示。

在冷曲柄状态下，当电池线电压降至8V以下时，变换器切换到降压/升压模式以保持输出电压调节。由于LT3433开关电流限制是固定的，当作为降压/升压转换器工作时，转换器负载能力降低。输出电流能力与输入电压的关系如图5所示。输入为4V，转换器可容纳负载高达125mA。

在LT3433变换器设计中使用低v (F)肖特基二极管是很重要的。最小化外部捕获和正向二极管的正向电压直接降低了操作占空比，从而增加了输出电流能力，特别是在桥接开关期间。降低肖特基正向电压也提高了运行效率，这进一步增加了可用的输出电流能力。所使用的B120/160二极管是尺寸和低V(F)之间的一个很好的折衷。具有低串联电阻的电感也有助于最大限度地提高转换器的效率和性能。

在维护应用中，需要在轻载和空载条件下降低q电流操作。这很容易通过将BURST_EN引脚短接到SGND以启用突发模式来实现。然而，在某些低电流应用中，IC可以在正常负载条件下进入突发工作。如果突发模式操作产生的额外输出纹波和噪声不适合正常操作，则可以使用在空载状态下禁用的外部电源偏置BURST_EN。这可以防止在正常操作期间进入突发模式操作，并且仅在需要时才启用突发模式操作。图6所示的4V-60V至5V汽车转换器包含由开关电池输入控制的动态突发模式功能，并且还包含用户启用的关机功能。

该LT3433变换器不仅可以在大范围的直流输入电压下工作，还可以在输入瞬态期间保持严格的输出调节。在模拟冷曲柄条件的13.8V到4V的1ms输入转换中，在125mA负载下稳压保持在1%，如图7所示。

增加输出电压

LT3433可用于输出电压从3.3V到20V的转换器应用，但随着转换器输出电压的增加，输出电流和占空比限制可能会阻止在LT3433工作范围的极低端使用V(in)进行操作。当变换器作为降压/升压工作时，输出电流变得不连续，这将使输出电流能力降低大约(1 - DC)，其中DC =占空比。因此，输出电流要求规定了可以维持输出调节的最小输入电压。图8显示了典型的最小输入电压作为转换器输出电压和所需负载电流的函数。

8V-60V到12V转换器

如图9所示的8V - 60v到12V转换器可以提供高达125mA的输出电流，输入低至8V。这适用于没有冷曲柄要求的12V汽车应用，以及许多其他应用，例如由廉价的墙壁适配器供电的应用。该转换器通常在17V时切换工作模式，并在更高输入电压的降压模式下工作。该LT3433转换器可容纳高达435mA的负载，在20V输入下工作时效率高于89%。在启用突发和禁用突发配置中，当V(IN) = 8V和V(IN) = 20V时，转换效率如图10所示。输出电流能力与输入电压的关系如图11所示。

结论

LT3433简化了超宽输入范围DC/DC电压转换器的设计，特别适合需要短时间升压转换的降压应用。在降压和降压/升压操作模式之间的自动转换在宽输入电压范围和输入电压瞬变期间提供无缝输出调节。TSSOP封装出色的热特性使LT3433可以在恶劣环境中使用，而占地面积小的封装，使用单个电感器和很少的外部组件提供了有效的电路板空间解决方案。