LTC7821混合式转换器在高密度电源设计中的应用

本文介绍了一种基于LTC7821的300W混合式转换器设计方案，该方案适用于40V至60V输入电压范围，输出稳定12V电压，最大负载电流可达25A。此设计采用了400kHz的开关频率，显著减小了无源元件尺寸，特别是电感尺寸，从而提高了功率密度。

在本设计中，飞跨电容CFLY和CMID均使用了12个10µF（1210尺寸）陶瓷电容。由于采用了较高的开关频率，并且电感仅承受一半的输入电压（伏秒值较小），使得可以选用相对较小的2µH电感（SER2011-202ML，尺寸为0.75英寸×0.73英寸）。整个解决方案的尺寸大约为1.45英寸×0.77英寸，实现了约640W/in³的功率密度。下图是采用 LTC7821 的 48V 至 12V/25A 混合式转换器：

LTC7821的设计允许背面三个开关仅承受一半的输入电压，因此可以选择40V额定电压的FET。顶部开关则需要选择80V额定电压的FET，因为在启动阶段预充电过程中它会直接面对输入电压。然而，在稳态运行时，所有四个开关都只承受一半的输入电压，这大大减少了开关损耗，提高了效率。测试表明，该设计的峰值效率达到了97.6%，满载效率为97.2%。由于其高效能特性，热性能表现优异，在环境温度为23°C且无强制风冷条件下，热点温度仅为92°C。

此外，LTC7821还采用了独特的CFLY和CMID预平衡技术，有效防止了启动期间可能出现的输入浪涌电流。在初次上电时，系统会检测CFLY和CMID两端的电压。如果这些电压不等于VIN/2，则TIMER电容开始充电。当TIMER电容电压达到0.5V时，内部电流源激活，使CFLY电压升至VIN/2。之后再将CMID充电至VIN/2。在此期间，TRACK/SS引脚被拉低，所有外部MOSFET保持关闭状态。一旦CFLY和CMID两端电压达到VIN/2，TRACK/SS释放，正常软启动过程开始。若在TIMER电容电压达到1.2V之前，CFLY和CMID两端电压已调整到VIN/2，则立即启动正常的软启动流程。

LTC7821混合式转换器不仅能够提供卓越的效率和紧凑的设计，还通过创新的预平衡技术解决了启动时的浪涌电流问题，确保了系统的可靠性和稳定性。对于那些寻求高性能、高密度电源解决方案的应用场景，如数据中心和电信系统，LTC7821无疑是一个理想的选择。其优秀的热管理和高效的能量转换能力使其成为现代电子设备中不可或缺的关键组件。通过优化电路设计和元件选择，工程师们可以利用LTC7821构建出既节能又可靠的电源系统，满足日益增长的高性能需求。如需LTC7821产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。