LT1372/LT1377：高频高效开关稳压器的设计秘籍

在电子工程师的日常设计中，开关稳压器的选择与应用至关重要。今天就来和大家深入探讨一下凌力尔特（现属于ADI）的LT1372/LT1377这两款500kHz和1MHz的高效1.5A开关稳压器，看看它们有哪些独特之处以及如何在实际设计中发挥最大效能。

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一、产品概述

LT1372/LT1377是单片式高频开关稳压器，可在包括升压、降压、反激、正激、反相和“Cuk”等所有标准开关配置中运行。芯片内部集成了一个1.5A的高效开关，以及振荡器、控制和保护电路等所有功能，并且采用8引脚SO/PDIP封装，高度集成。

特点总结

1. 高频高效 该系列稳压器的开关速度更快，效率更高，典型静态电流仅4mA，相比前代产品有显著提升。高频开关特性使得可以使用非常小的电感（如4.7µH），减小了电路体积。
2. 小尺寸设计 采用全贴片元件，占用电路板空间小于0.5平方英寸，非常适合对空间要求较高的应用。
3. 宽输入电压范围与低启动电压 最低电源电压低至2.7V，能适应多种电源输入条件。
4. 多输出极性调节 可以调节正或负输出电压，增加了设计的灵活性。
5. 低关断电流与易同步 关断时电源电流典型值为12µA，节省功耗；并且易于与外部逻辑电平源同步，方便在多芯片或复杂系统中应用。

二、电气特性分析

1. 参考电压与反馈参数

参考电压（VREF）在反馈引脚测量，典型值为1.245V，反馈输入电流（IFB）和负反馈参考电压（VNFB）等参数也有明确的规格范围，这些参数对于精确控制输出电压至关重要。

2. 开关相关特性

开关频率方面，LT1372为500kHz，LT1377为1MHz。开关电流限制、占空比、开关饱和电压等参数也有详细规定，这些特性决定了稳压器在不同负载和输入条件下的性能表现。

3. 电源与关断特性

最低输入电压典型值为2.7V，静态电流典型值4mA，关断电源电流典型值12µA。这些参数体现了稳压器在不同工作状态下的功耗情况。

三、引脚功能详解

1. VC（引脚1）

补偿引脚，用于频率补偿、电流限制和软启动。它是误差放大器的输出和电流比较器的输入，通过连接RC网络到地可以进行环路频率补偿。

2. FB（引脚2）

反馈引脚，用于正输出电压感测和振荡器频率偏移。它是误差放大器的反相输入，内部连接到1.245V参考电压。

3. NFB（引脚3）

负反馈引脚，用于负输出电压感测，通过100k源电阻连接到负反馈放大器的反相输入。

4. S/S（引脚4）

关断和同步引脚，逻辑电平兼容。低电平有效关断，关断阈值典型值为1.3V。正常工作时可拉高、连接到VIN或浮空。同步时，LT1372的同步频率范围为600kHz - 800kHz，LT1377为1.2MHz - 1.6MHz。

5. VIN（引脚5）

旁路输入电源引脚，需用10µF或更大电容旁路。当VIN低于2.5V时，器件进入欠压锁定状态，停止开关并拉低VC引脚。

6. GND S（引脚6）

接地感测引脚，是“干净”的接地，内部参考、误差放大器和负反馈放大器都参考此引脚。连接到地时，要确保与输出电阻分压器和VC补偿网络的接地路径无大电流。

7. GND（引脚7）

接地引脚，是功率开关的发射极连接，有大电流流过，应直接连接到优质接地平面。

8. VSW（引脚8）

开关引脚，是功率开关的集电极，有大电流流过。连接到开关元件的走线应尽可能短，以减少辐射和电压尖峰。

四、工作原理

LT1372/LT1377采用电流模式控制，开关占空比直接由开关电流控制，而非输出电压。在每个振荡器周期开始时，开关导通，当开关电流达到预定水平时，开关关断。通过电压感测误差放大器的输出设置电流跳闸水平来控制输出电压。这种控制方式具有对输入电压变化响应迅速、简化闭环频率补偿、提供简单的逐脉冲电流限制等优点。

内部还设有低压差内部稳压器，提供2.3V电源，允许输入电压在2.7V - 25V范围内变化而几乎不影响器件性能。同时，特殊的自适应抗饱和电路可检测功率开关的饱和状态并及时调整驱动电流，减少驱动损耗并实现快速关断。

五、应用设计要点

1. 输出电压设置

正输出电压设置

通过将FB引脚连接到输出电阻分压器来设置输出电压，公式为VOUT = VREF * (1 + R1/R2)。建议R2值为6.19k，在正输出应用中，NFB引脚通常浮空。

负输出电压设置

通过将NFB引脚连接到输出电阻分压器来设置输出电压，需考虑NFB引脚的偏置电流（INFB），公式为 - VOUT = VNFB + INFB (R1) (1 + R2/R1)。建议R2值为2.49k，在负输出应用中，FB引脚通常浮空。

双极性输出电压感测

在一些应用中，同时感测正、负输出电压可防止任一输出超过设定电压。但使用NFB引脚时，FB引脚负载不应超过250µA。

2. 关断与同步

S/S引脚提供关断和同步功能。低电平激活关断，使电源电流降至12µA。同步范围有一定要求，启动时需满足反馈引脚或NFB引脚的特定电压条件，且在较高同步频率时需注意避免次谐波开关问题。

3. 热考虑

要确保在最坏情况下的输入电压和负载电流条件不会导致芯片温度过高。SO封装热阻为120°C/W，PDIP封装为130°C/W。可通过相关公式计算平均电源电流、开关功耗和总功耗。

4. 元件选择

电感选择

电感值通常在2.2µH - 22µH范围内。选择时需考虑最大负载电流、磁芯和铜损、元件高度、输出电压纹波、EMI、故障电流、饱和和成本等因素。可按以下步骤选择：

• 确定平均电感电流，考虑是否能承受连续过载。
• 计算满载时的峰值电感电流，避免电感饱和。
• 考虑磁芯几何形状对EMI的影响。
• 选择满足要求的电感，并考虑二次因素。

  输出电容选择

  输出电容主要根据有效串联电阻（ESR）选择，ESR决定输出纹波电压。典型应用中，ESR范围为0.05Ω - 0.5Ω，可使用AVX TPS系列电容。为降低ESR，可并联多个电容。

  输入电容选择

  输入电容要求相对较低，10µF - 100µF、ESR为0.3Ω或更小的电容在1.5A开关电流下工作良好。输入电容在连接电池或高电容源时可能会承受高浪涌电流，可选择经浪涌测试的电容，如AVX TPS系列，或使用陶瓷和铝电解电容。

  陶瓷电容

  陶瓷电容ESR低，但可能导致环路稳定性问题，适用于输入旁路。

  输出二极管

  建议使用1N5818肖特基二极管或其摩托罗拉等效型号MBR130，额定平均正向电流1A，反向电压30V。

5. 频率补偿

在误差放大器输出（VC引脚）使用串联RC网络进行环路频率补偿。主极点由串联电容和误差放大器输出阻抗形成，范围为2Hz - 20Hz。串联电阻在1kHz - 5kHz处产生“零”点，改善环路稳定性和瞬态响应。可使用第二个电容减少VC引脚的开关频率纹波。

6. 开关节点考虑

为提高效率，应尽量缩短开关的上升和下降时间。为防止辐射和高频谐振问题，需合理布局连接到开关节点的元件，保持输出二极管、开关引脚和输出旁路电容的引线尽可能短，减小所有连接到开关引脚的走线长度和面积，并使用接地平面。

六、典型应用电路

1. 5V - 12V升压转换器

通过特定的电路参数设置，可实现5V到12V的升压转换，不同电感值对应不同的输出电流。

2. 正到负转换器

实现正输入到负输出的转换，满足特定应用需求。

3. 双输出反激转换器

具有过压保护功能，可同时输出正、负电压。

4. 低纹波“Cuk”转换器

实现低纹波的电压转换。

5. 高效CCFL电源

为冷阴极荧光灯提供高效电源。

6. 2节锂离子电池到5V SEPIC转换器

适用于锂离子电池供电的应用。

七、总结

LT1372/LT1377开关稳压器以其高频、高效、小尺寸和多功能等特点，为电子工程师提供了一个强大的设计工具。在实际应用中，合理选择元件、进行正确的电路设计和布局，能够充分发挥其性能优势，满足各种不同的应用需求。大家在设计过程中遇到问题时，可参考凌力尔特的应用笔记19，也可使用SwitcherCAD软件辅助设计，还可向其应用部门寻求帮助。你在使用这类开关稳压器时遇到过哪些挑战呢？又是如何解决的？欢迎在评论区分享你的经验。