基于LTC3780控制器的开关电源仿真和设计

摘要：首先介绍了四开关Buck-Boost控制器LTC3780的基本功能及原理，并以LTC3780为基础设计了一款24～26 V／300 W直流开关电源，然后利用LINEAR公司提供的电路仿真软件LTspiceIV对其进行仿真，在此基础上完成了PCB设计，并给出了一些PCB布局的建议。
关键词：LTC3780；LTspiceIV；直流开关电源

0 引言
开关电源以其体积小，重量轻，效率高的特点受到日益广泛应用。电源控制芯片也在朝着小体积、大功率、高效率的方向发展，LINEAR公司推出的四开关、电流模式、Buck-Boost同步控制器LTC3780就是一款小体积、大功率、高效率的电源控制芯片。LTC3780允许输入电压大于、小于或等于输出电压，其外接元件较少，工作效率大于95％，是自动化、通信、电池供电设备的理想选择。

1 LTC3780的特点
LTC3780控制器的主要特点如下：
·输入电压(Vin)：4 V～36 V；
·输出电压(Vout)：4 V～30 V；
·工作频率i200 kHz～400 kHz；
·内置低压差稳压器(LDO)用于芯片内部电路供电；
·可控制是否产生输出电压；
·可设置软启动时间；
·内置过压、过流和短路保护；
·同步整流时最高效率可达98％。

2 LTC3780的主要功能

LTC3780控制器通过对FCB引脚进行不同的电压配置，就工字电感可使LTC3780工作在不同的工作模式：在Boost工作模式时，可配置为突发模式、非连续导通续模式、强制连续导通模式；LTC3780控制器在Buck工作模式时，可配置为脉冲跳跃模式、非连续导通续模式、强制连一体成型电感器续导通模式。突发模式在电池供电的移动应用中，可提升电源转换效率，延长系统连续工作时间。当重视噪声控制时，强制连续导通模式可能是优选方案，这是以牺牲效率为代价来实现可预知和容易进行滤波的恒定频率开关操作。脉冲跳跃模式在轻负载效率和输出电压纹波之间提供了一种上佳的折衷。
LTC3780控制器的工作频率范围是200 kHz～400 kHz。工作频率既可由外部振荡器输入，也可由内部振荡电路产生。当由内部振荡电路产生时，只需在PLLFLTR与PLLIN引脚间接入0 V～2．4 V直流电压，即可使内部振荡电路产生200 kHz～400 kHz的开关频率；开关频率由外部输入时，只需在PLLIN引脚接入一时钟源(此时PLLFLTR通过一个O．1μF瓷片电容接地)，LTC3780内部的锁相环电路会使开关频率与输入时钟源同步。
Vosense是电压反馈引脚。输出电压通过外部反馈分压电阻将输出电压信号通过内部误差放大一体电感器器与内部参考电压(0．8 V)相比较，以调节MOSFET的导通时间，使输出电压稳定在设置值。
SS引脚为软启动设置引脚。用来减小电源启动时输入电流的浪涌。在进行电源设计时，SS引脚需外接电容Css以设置软启动时间，软启动时问Tss由公式(1)决定。

SENSE+／SENSE-引脚为电路传感器的正／负输入端。应在这两个引脚间接一传感电阻，此传感电阻不但决定了最大电感峰值电流，而且也决定了电源的最大过流值。在Boost模式下的最大电感峰值电流为：

INTVcc引脚为内部6 V低压差稳压器输出端。它同时对LTC3780控制器内部控制电路、MOSFET驱动电路供电。
EXTVcc引脚为外部电源输入端。EXTVcc电压应小于7 V，且不能大于电源输入电压Vin，当EXTVc电感器国家标准c电压大于5．7 V时，LTC3780关断内部的6 V低压差稳压器，由EXTVcc对内部控制电路、MOSFET驱动电路供电。
RUN引脚为输出控制引脚。当施加RUN引脚上电压VRUN>1．5 V时，LTC3780控制器工作，VRUN<1．5 V时，LTC3780控制器关断内部控制开关电路，控制器处于低电流关断状态，此时无输出电压。
STBYMD引脚为待机模式控制引脚。当STBYMD引脚接地时，软启动引脚SS在内部被拉至地，内部低压差稳压控制电路不工作，INTVcc引脚无输出，控制器不工作；STBYMD引脚开路时，允许RUN引脚去控制控制器是否工作；STBYMD引脚电压大于1．25V时，即使VRUN<1．5 V，内部低压差稳压控制电路仍工作，INTVcc引脚输出6 V，给外部电路供电。

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