本文介紹了一種基于LTC7821的300W混合式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方案，該方案適用于40V至60V輸入電壓范圍，輸出穩(wěn)定12V電壓，最大負(fù)載電流可達(dá)25A。此設(shè)計(jì)采用了400kHz的開關(guān)頻率，顯著減小了無源元件尺寸，特別是電感尺寸，從而提高了功率密度。

在本設(shè)計(jì)中，飛跨電容CFLY和CMID均使用了12個(gè)10μF（1210尺寸）陶瓷電容。由于采用了較高的開關(guān)頻率，并且電感僅承受一半的輸入電壓（伏秒值較小），使得可以選用相對(duì)較小的2μH電感（SER2011-202ML，尺寸為0.75英寸×0.73英寸）。整個(gè)解決方案的尺寸大約為1.45英寸×0.77英寸，實(shí)現(xiàn)了約640W/in3的功率密度。下圖是采用 LTC7821 的 48V 至 12V/25A 混合式轉(zhuǎn)換器：

LTC7821的設(shè)計(jì)允許背面三個(gè)開關(guān)僅承受一半的輸入電壓，因此可以選擇40V額定電壓的FET。頂部開關(guān)則需要選擇80V額定電壓的FET，因?yàn)樵趩?dòng)階段預(yù)充電過程中它會(huì)直接面對(duì)輸入電壓。然而，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，所有四個(gè)開關(guān)都只承受一半的輸入電壓，這大大減少了開關(guān)損耗，提高了效率。測(cè)試表明，該設(shè)計(jì)的峰值效率達(dá)到了97.6%，滿載效率為97.2%。由于其高效能特性，熱性能表現(xiàn)優(yōu)異，在環(huán)境溫度為23°C且無強(qiáng)制風(fēng)冷條件下，熱點(diǎn)溫度僅為92°C。

此外，LTC7821還采用了獨(dú)特的CFLY和CMID預(yù)平衡技術(shù)，有效防止了啟動(dòng)期間可能出現(xiàn)的輸入浪涌電流。在初次上電時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)CFLY和CMID兩端的電壓。如果這些電壓不等于VIN/2，則TIMER電容開始充電。當(dāng)TIMER電容電壓達(dá)到0.5V時(shí)，內(nèi)部電流源激活，使CFLY電壓升至VIN/2。之后再將CMID充電至VIN/2。在此期間，TRACK/SS引腳被拉低，所有外部MOSFET保持關(guān)閉狀態(tài)。一旦CFLY和CMID兩端電壓達(dá)到VIN/2，TRACK/SS釋放，正常軟啟動(dòng)過程開始。若在TIMER電容電壓達(dá)到1.2V之前，CFLY和CMID兩端電壓已調(diào)整到VIN/2，則立即啟動(dòng)正常的軟啟動(dòng)流程。

LTC7821混合式轉(zhuǎn)換器不僅能夠提供卓越的效率和緊湊的設(shè)計(jì)，還通過創(chuàng)新的預(yù)平衡技術(shù)解決了啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流問題，確保了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)于那些尋求高性能、高密度電源解決方案的應(yīng)用場(chǎng)景，如數(shù)據(jù)中心和電信系統(tǒng)，LTC7821無疑是一個(gè)理想的選擇。其優(yōu)秀的熱管理和高效的能量轉(zhuǎn)換能力使其成為現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵組件。通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)和元件選擇，工程師們可以利用LTC7821構(gòu)建出既節(jié)能又可靠的電源系統(tǒng)，滿足日益增長(zhǎng)的高性能需求。如需LTC7821產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。