高输入电压降压型控制器的自举偏置可提高转换器效率
品慧电子讯诸如 LTC?3890 (双路输出) 和 LTC3891 (单路输出) 等高电压降压型 DC/DC 控制器凭借其极宽的输入电压范围(4V至60V)，因而在汽车应用中广受欢迎，并免除了增设吸振器和电压抑制电路的需要。另外，这些控制器还很适合那些不需要电流隔离的48V电信应用。
在这些控制器的典型应用中，该 I C 的电源电压(INTVCC) 由内置 LDO 提供。该 LDO 可从高达 60V的输入电压产生 5V 输出，以偏置控制电路并提供功率 FET 栅极驱动。这种内置的偏置方案虽然简单，但效率不高。在那些输入电压始终很高的应用中 (例如：48V 电信应用)，功率损失会相当大。减少偏置转换中的功率损失不仅能提升效率，而且还可降低控制器外壳的工作温度。
采用 EXTVCC 来改善效率
LTC3890 和 LTC3891 控制器引人关注的特点之一是外部电源输入 (EXTVCC)。这是第二个内置的 LDO，可用于给芯片施加偏置。当输入电压始终很高时，通过对转换器的输出电压 (它被馈入 EXTVCC) 进行降压来产生偏置电压可具有更高的效率，而不是从高输入电压产生5V INTVCC。
图 1 示出了这种方案的方框图。只要输出电压高于4.7V，输出就可以直接连接至芯片的 EXTVCC 引脚。然而，当输出低于 4.7V 时，则必需增设额外的电路(在下一节中阐述)。
图 1：说明外部偏置方案的方框图
用于 < 4.7V 输出电压的电压倍增器
当控制器的输出低于 4.7V 时，必须对其实施升压以使内置 LDO 正常工作。只要输出高于 2.5V，则采用一个简单的电压倍增器即可解决这一问题。当输出低于2.5V时，则可使用一个基于多谐振荡器的电路。
图 2 示出了一款适合 2.5V 至 4.7V 输出电压的简单和低成本解决方案。这是一种基于小型 P 沟道和 N 沟道MOSFET (Q1 和 Q2) 的电压倍增器方案。这些晶体管的栅极受控于底端栅极驱动器 (控制器的 BG)。当 BG为高电平时，Q2 导通，Q1 关断，而电容器 C1 则通过D1 从输出电压 VOUT 充电。当 BG 为低电平时，Q2关断，Q1导通，电容器C1向EXTVCC输送一个接近2 ? VOUT的电压。
图 2：电压倍增器可从 2.5V 至 4.7V 的VOUT 提供外部偏置电压
图 3 示出了一款针对低于 2.5V 的解决方案。该电路包括一个基于晶体管 Q1 和 Q2 的非稳态多谐振荡器和一个基于 N 沟道 Q3 及电感器 L1 的升压电路。Q1和Q2由INTVCC施加偏置，而输出电压VOUT被提升至5V (用于给EXTVCC馈电)。多谐振荡器频率设定在 50kHz，以最大限度地抑制 EMI 特征信号。脉冲宽度由电阻器R1和R2之比来确定，依据的公式如下：
图 3：受控于非稳态多谐振荡器的升压电路 图 4：LTC3890 / LTC3891 的效率改善用于 <2.5V 的 VOUT
结论
通过采用控制器的输出电压给 IC 供电 (而不是让内部 LDO 产生偏置电压)，可以显著地改善高输入电压DC/DC 控制器的效率。对于 30V 以上的输入电压，当把一个电压倍增器电路用于一个 3.3V/5A 输出时，可实现 2% 至 3% 的效率提升幅度 (见图 4)。如图所示，采用基于多谐振荡器之电路的 1.8V/7A 转换器也获得了相似的效率提升。
图 4：LTC3890 / LTC3891 的效率改善
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