【导读】针对于需撑持宽输入/输出电压规模的电源转换场景，ADI推出全集成四开关降压-升压型µModule稳压器，将节制器、MOSFET、功率电感和电容集成在3D封装中，兼具紧凑设计、高功率密度与优秀效率、热机能。该器件无需分外配置便可矫捷适配降压、升压和反相输出等多拓扑运用，满意云计较、工业节制等场景对于宽电压、高靠得住电源的需求。

择要

针对于需撑持宽输入/输出电压规模的电源转换场景，ADI推出全集成四开关降压-升压型µModule稳压器，将节制器、MOSFET、功率电感和电容集成在3D封装中，兼具紧凑设计、高功率密度与优秀效率、热机能。该器件无需分外配置便可矫捷适配降压、升压和反相输出等多拓扑运用，满意云计较、工业节制等场景对于宽电压、高靠得住电源的需求。

四开关降压-升压拓扑用作降压型稳压器

ADI公司推出了多款40 V降压型µModule稳压器。图1重点展示了最年夜负载电流于 4 A以上的几款现有稳压器，但这些降压型稳压器撑持的电压及电流规模有限。采用新推出的四开关降压-升压型µModule稳压器LTM4712作为降压转换器，可以显著拓展事情规模，从而简化客户的体系设计。

图1.40 VIN( 4 A)降压型µModule稳压器。

该款四开关降压-升压转换器可以轻松配置为降压转换器，无需任何非凡调解。当VIN VOUT时，内部节制器会让功率FET M3连结关断，而M4连结导通。M1及M2会调治输出，就像尺度降压转换器同样运行，如图2所示。与以前的降压稳压器LTM4613比拟，只管M4引入了分外的传导损耗，但新器件仍旧实现了更高的能效比，如图3所示。这一改良是MOSFET及电感技能前进的成果。

表1显示了无强迫散热办法下的热机能比力，凸显了降压-升压转换器的效率上风。新器件提供的功率虽然比降压调治器高患上多，但事情温度反而更低，并且尺寸相似

图2.用作降压型稳压器。

图3.降压模式效率及电流能力比力：(a) 5 VOUT效率，(b) 12 VOUT效率。

表1.降压模式热机能比力，TA = 25°C，无强迫散热办法

四开关降压-升压拓扑用作升压型稳压器

如图4所示，ADI公司以前已经经发布了一款40 V升压型μModule稳压器。LTM4656撑持最年夜4A电流，而新发布的四开关降压-升压转换器于用作升压调治器时，可以处置惩罚更高的负载电流。

图4.ADI 40 V升压型稳压器系列。

于VIN VOUT的运用中利用该款四开关降压-升压转换器时，内部开关M1连结导通，而M2连结关断。M3及M4会天然地调治输出，就像典型升压转换器同样，如图5所示。与缺少输出短路掩护的尺度升压转换器差别，该款四开关降压-升压转换用具备固有的短路掩护功效。假如输出短接到地，M1及M2将像降压转换器同样切换，限定从输入流到输出的电流。最年夜短路电流受输入或者输前途径中的RSENSE电阻或者峰值电感限流值（以较低者为准）的限定。此外，于初始VIN快速上升阶段，通例升压转换器凡是会有不受节制的高打击电畅通过升压二极管，对于COUT充电。该款四开关降压-升压转换器于VOUT较低时始终以降压模式启动，是以其输入打击电流遭到电感电流软启动的严酷节制及限定。总之，比拟通例升压调治器，该款四开关降压-升压转换器可实现更靠得住的升压转换器。

图5.用作升压调治器，具有固有的输出短路掩护功效。

图6及表2比力了该款四开关降压-升压型µModule稳压器与降压型µModule稳压器的效率、功率能力及热机能。第一款器件体现出优胜的效率、更年夜的电流处置惩罚能力及较着更好的热机能。两款稳压器尺寸不异，均为16 妹妹 × 16 妹妹。

图6.升压模式效率及电流能力比力：(a) 24 VOUT效率，(b) 36 VOUT效率。

表2.升压模式热机能比力，TA = 25°C，无强迫散热办法

四开关降压-升压拓扑用作反相降压-升压型稳压器以提供负输出电压

与尺度降压转换器近似，该款四开关降压-升压转换器也可配置为反相降压-升压拓扑，以用在负输出运用。如图7所示，M1及M2以互补方式切换；于此操作时期，M3关断，M4导通。请留意，最年夜电压VMAX= |VIN|+|VOUT|必需小在40 V，即该器件的最年夜额定电压。流过电感的直流电流IL的幅度计较公式为IL= IOUT/(1-D)，此中D是包罗M1及M2的相位臂的占空比，M1是主开关。

图7.配置为反相降压-升压型稳压器。

图8为反相配置的电路示例，该电路设计为24 V输入及-12 V输出，撑持高达10 A的负载电流。图9显示了从基准平台测试得到的效率曲线。

图8.反相配置的电路示例。

图9.基准平台测试的-12 VOUT效率曲线。

于反相降压-升压转换器中，输出电压于启动时期可能会略微上升至零伏以上。将该款四开关降压-升压型稳压器配置为反相模式时，也不雅察到一样的举动。

图10展示了启动时期输出电压反向的道理。于输入电源接通后，但于所有四个MOSFET最先切换以前，输入电流最先经由过程两条路径反向对于输出电容充电：其一是经由过程跨接于M1及M2上的CIN去耦电容，其二是经由过程INTVCC电容路径。假如CIN或者CINTVcc较着年夜在COUT，则可能呈现更高的反向输出电压。

然而，µModule稳压器内部存于固有的箝位电路，如图11所示。VSD3及VSD4别离暗示M3及M4的源泄电压。当-VOUT VSD3+ VSD4时，M3及M4的体二极管导通，接受充电电流。这两个别二极管形成一个天然箝位电路。换句话说，最年夜反向输出电压为VSD3+ VSD4。

图12显示了启动时期基准平台测试的反向输出电压波形。于图12a中，反向-VOUT的幅度约为+0.75 V，与COUT(330 µF)比拟，电路中的CIN(50 µF)有限。将CIN增长至350 µF时，不雅察到反向-VOUT升高至+1.5 V，如图12b所示。

CIN与COUT的比率可以调解，以使正输出电压最小。于到达内部箝位电压Vsd3+ Vsd4以前，比率越小，正输出电压越低。此外，输出端可以添加一个外部低正向压降箝位肖特基二极管，以将正电压限定于所需程度，如图8所示。

图10.启动时期的充电电流流动路径。

图11.四开关降压-升压转换器中的天然箝位电路。

图12.启动时期的反向-VOUT波形：(a)与COUT(330 μF)比拟，CIN(50 μF)相对于较小；(b)与COUT(330 μF)比拟，CIN(350 μF)相对于较年夜。

结语

该四开关降压-升压型µModule稳压器无需非凡配置便可直接作为降压或者升压稳压器利用，基准测试显示其于效率、热机能和电流处置惩罚能力上均优在同类产物；同时撑持反相输出配置，满意负电压运用需求。针对于瞬时反向电压等场景，文中提供了设计指南。利用时建议联合数据手册、评估套件和LTpowerCAD、LTspice东西优化机能，确保差别运用下的不变输出。

参考文献

Ling Jiang、Wesley Ballar、Anjan Panigrahy、Henry Zhang，“µModule Regulator Achieves Highest Power Efficiency”，Electronic Products，2024年10月。

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