【DigiKey免单狂欢】LT8277多相boost电源技术

日常开发中经常会遇到锂电池供电的设备,但是想通过锂电池驱动电机等大功率应用,既要电压足够大,也需要电流足够稳。对于一些低功率电机来讲,拿一节18650锂电池来讲,额定电压为3.7V,电池容量各不相同,此时可以通过串联来提升电压到电机的工作电压,通过并联来提升电池容量来延长使用时间。但这样一串一并,给人最直观的感受就是,设备肯定很笨重,对于12V应用倒还好,可以接受,但是对于24V、36V应用,简直就是灾难。

通过《多相Buck/Boost电源技术》培训视频,我了解到了一款来自ADI的多相Boost控制器LT8277。其输入电压范围3-40V,输出电压范围9-60V,同时输出电压可以支持通过SPI接口编程设置,也可以直接预设为恒定的60V或36V。这意味着上面描述的痛点可以通过这颗Boost控制器完美解决,可以单节锂电池使用升压到范围内的输出电压,大大降低了设备的体积、重量,提高了便携性。

单芯片体积仅有3mm x 4mm,并且具有AEC-Q100认证,对于车规应用也轻松拿捏。同时片上还具有很多“黑科技”,两相交替操作降低了对输入和输出电容的要求,不再像传统的升压控制器一样,需要大量的电容来去耦、降低EMI等;内部开关频率可调,支持100kHz到2MHz;扩频频率调制(SSFM)技术来进一步降低了EMI干扰;支持通过CLKOUT引脚实现多芯片级联操作,以此达到4相或8相,用来提高输出电流。

对于SPI可编程接口,片内具有一个12bit的移位寄存器和一个4bit的CRC校验,共同组成了一个16bit的SPI数据,其中输出电压调节也是通过这个寄存器0-6bit实现的,比如要输出24V电压,对应0-6bit十进制为30,二进制为011110。同时这个寄存器还支持软启动速度配置、当遇到轻负载时关闭相位2以提高效率、CLKOUT引脚配置。

最后是LT8277的应用原理图,其中VIN引脚用于输入电压供电;ENABLE引脚用于使能或失能芯片,或者可以通过分压电阻来设置欠压锁定阈值,图中对应为使能;INTVCC引脚为内置LDO输出,用来给片上内部电路供电,不建议向外部电路供电,因为外部负载可能会造成干扰;CLKOUT引脚用于多芯片级联模式,图中不使用该模式;MODE引脚用于设置输出固定电压还是可调电压,当MODE接到INTVCC固定输出60V,当MODE接到INTVCC/2,固定输出36V,当MODE接到GND,可通过SPI接口调节输出电压,图中对应为SPI输出电压可调;SDI、SCK、CS为SPI通信接口;RT引脚用来设置开关频率,可通过调节对地电阻的大小调节,图中对应开关频率为200kHz;VC引脚可以通过构建RC网络用来稳定内部环路;SYNC/SPRD引脚用来设置是否开启SSFM扩频频率调制,开启后可降低EMI,图中对应为开启SSFM模式;PGOOD引脚用于指示当前输出电压和预设输出电压是否有误差,当存在误差时,输出低电平;没有误差时,输出高电平;GATE1和GATE2分别对应相位1和相位2的栅极,后面需要接NMOS用于开关;SNSP1和SNSP2分别对应相位1和相位2的电流检测正极;SNSN1和SNSN2分别对应相位1和相位2的电流检测负极,需要注意此处两个相位的电流检测电阻都需要使用开尔文连接。对于图中输入部分,采用两节3.7V 18650锂电池并联组成,满足芯片输入电压范围,可以根据需求通过SPI接口进行输出电压的调节。