设计要点DN571-简介对于高压输入/输出应用，与传统的基于电感器的降压或升压拓扑相比，无感开关电容器转换器（电荷泵）可以显着提高效率并减小解决方案尺寸。

通过使用电荷泵而不是电感器，“跳线电容器”就可以实现。

可用于存储能量并将能量从输入传递到输出。

电容器的能量密度远高于电感器的能量密度，因此使用电荷泵可以将功率密度提高10倍。

但是，由于启动，保护，栅极驱动和电压调节方面的挑战，电荷泵传统上仅限于低功率应用。

ADI公司的LTC7820克服了这些问题，可以实现高功率密度，高效率（高达99％）的解决方案。

该固定比率，高电压，高功率开关电容器控制器具有内置的4个N沟道MOSFET栅极驱动器，用于驱动外部功率MOSFET产生分压器，倍压器或负输出转换器：意味着从高达72V的输入达到2：1的降压比，从高达36V的输入实现1：2的升压比，或从高达36V的输入实现1：1的负输出转换。

每个功率MOSFET以恒定的预设开关频率执行占空比为50％的开关操作。

图1显示了使用LTC7820的170W输出电压乘法器电路。

在高达7A的负载电流下，输入电压为12V，输出为24V，开关频率为500kHz。

16个10μF陶瓷电容器（X7R型，尺寸为1210）用作跨接电容器来传输输出功率。

如图2所示，该解决方案的近似尺寸为23mm x 16.5mm x 5mm，功率密度高达1500W / in3。

图1：使用LTC7820的高效率，高功率密度12V VIN至24V / 7A倍压器图2：估计的解决方案尺寸和高效率由于该电路中未使用电感器，因此所有四个MOSFET均进行软开关，从而实现了软开关大大减少了切换带来的损失。

此外，低压MOSFET可用于开关电容器倍压器中，从而大大降低了传导损耗。

如图3所示，转换器的峰值效率为98.8％，而满载效率为98％。

实现4个开关之间的功耗平衡，分散散热，并简化智能布局中减少发热量的工作。

图4中的温度记录器显示，在23°C的环境温度和自由空气流动的情况下，热点的温度升高仅为35°C。

图3：在500kHz fSW时12V VIN至24V / 7A倍压器的效率和负载调节率。

严格的负载调节。

尽管基于LTC7820的倍压器是一个开环转换器，但LTC7820的高效率仍保持了严格的负载调节。

。

如图3所示，满载时的输出电压仅下降0.43V（1.8％）。

启动在倍压器应用中，如果输入电压从零缓慢上升，则LTC7820可以启动而不会经历电容器的浪涌充电电流。

只要输入电压缓慢上升（持续几毫秒），输出电压就可以跟踪输入电压，并且电容器之间的电压差保持较小，因此不会有较大的浪涌电流。

输入压摆率控制可以通过在输入端使用隔离FET或使用热插拔控制器来实现，如LTC7820产品手册的“典型应用”部分所示。

在图1中，在输入端使用了一个断开FET。

与分压器解决方案不同，倍压器每次都必须从零输入电压开始，但是在有重负载时可以直接启动。

图4显示了7A负载条件下的启动波形。

图4：7A负载下的启动波形。

结论LTC7820是ADI公司的固定比率高电压大功率开关电容器控制器。

它具有内置的栅极驱动器来驱动外部MOSFET，并可以实现非常高的效率（高达99％）和高功率密度。

坚固的保护功能使LTC7820开关电容器控制器适合于高电压，大功率应用，例如：总线转换器，大功率分布式电源系统，通信系统和工业应用。