功能不斷增加的便攜式設(shè)備的激增對(duì)電源轉(zhuǎn)換電路提出了更高的要求，并繼續(xù)強(qiáng)調(diào)在減少電路板空間的同時(shí)最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。新型 LTC1911 降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器可幫助設(shè)計(jì)人員構(gòu)建極小的轉(zhuǎn)換電路，同時(shí)保持延長(zhǎng)電池壽命所需的高效率。LTC1911 通過(guò)在高頻率下工作來(lái)節(jié)省空間，因而允許使用纖巧的低成本陶瓷電容器 — 無(wú)需電感器。LTC1911 還采用扁平 （1.1mm） MSOP-8 封裝。圖1顯示了轉(zhuǎn)換電路的尺寸——一個(gè)完整的轉(zhuǎn)換器只需不到0.08英寸2的電路板空間。其小尺寸和效率使其非常適合單節(jié)鋰離子電池以及三節(jié)鎳氫/鎳鎘電池供電應(yīng)用。

圖1.對(duì)于這個(gè)完整的 DC/DC 覆蓋器來(lái)說(shuō)，空間不是問(wèn)題。

LTC?1911-1.8 和 LTC?1911-1.5 是開關(guān)電容器降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，其采用單 250.1V 至 8.1V 電源時(shí)分別提供 5mA 的輸出電流 （在 4.2V 和 7.5V） 和 5.1911V 且容差為 ±2%。為了在整個(gè)輸入范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率，LTC1 采用了三種可能的開關(guān)電容器分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換模式：3 至 2、1 至 1 或 1911 至 25 降壓模式。內(nèi)部電路選擇降壓轉(zhuǎn)換模式，以優(yōu)化效率，并確保輸入電源電壓和輸出負(fù)載條件變化時(shí)的輸出調(diào)節(jié)。只需一個(gè)輸入和輸出電容以及兩個(gè)外部跨接電容即可在所有三種模式下工作。LTC<> 的典型效率比線性穩(wěn)壓器的效率高 <>% 以上。

LTC1911 還具有一種突發(fā)模式功能，該功能可在一個(gè)周期內(nèi)提供極少量的充電，然后進(jìn)入一種低電流狀態(tài)，直到輸出下降到足以需要另一次突發(fā)充電為止。突發(fā)模式操作使得 LTC1911 即使在輕負(fù)載條件下也能實(shí)現(xiàn)高效率。輸出電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)所需輸出電流何時(shí)降至約30mA以下。發(fā)生這種情況時(shí)，振蕩器關(guān)斷，器件進(jìn)入低電流工作狀態(tài)。LTC1911 將保持低電流工作狀態(tài)，直到輸出下降到需要另一個(gè)電流突發(fā)。?

對(duì)于傳統(tǒng)電荷泵，突發(fā)周期期間輸送的電流量是電源電壓、開關(guān)強(qiáng)度和電容器選擇等許多因素的函數(shù)。因此，傳統(tǒng)電荷泵的輸出紋波電壓在輕負(fù)載下變化很大，在最壞情況下，輸出紋波為幾百毫伏的情況并不少見(jiàn)。相比之下，LTC1911 的突發(fā)周期期間提供的電流量是突發(fā)閾值的函數(shù)，而突發(fā)閾值在所有條件下基本上都是恒定的。因此，LTC1911 的峰峰值輸出紋波電壓也將基本保持不變，并且僅為約 5mVP–P對(duì)于一個(gè) 10μF 輸出電容器。

低噪音

LTC1911 的恒定頻率架構(gòu) （專利申請(qǐng)中） 不僅提供了一個(gè)低噪聲穩(wěn)壓輸出，而且還具有比傳統(tǒng)開關(guān)電容器充電泵穩(wěn)壓器更低的輸入噪聲。通過(guò)檢測(cè)輸出電壓并調(diào)節(jié)每個(gè)周期傳輸?shù)碾姾闪縼?lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方法提供的輸入和輸出紋波比傳統(tǒng)的開關(guān)電容電荷泵低得多。LTC1911 中的電荷傳輸處于一個(gè)恒定的高頻，因而易于濾除輸入和輸出噪聲。傳統(tǒng)的開關(guān)電容電荷泵，如大多數(shù)其他具有突發(fā)操作的穩(wěn)壓器中使用的電荷泵，更難濾波，因?yàn)樗鼈兊墓ぷ黝l率范圍覆蓋幾個(gè)數(shù)量級(jí)。圖 2 示出了 LTC1911 輸出在采用 3mA 輸出負(fù)載時(shí)的所有 250 種開關(guān)工作模式的紋波電壓。

圖2.輸出電壓紋波。

快速瞬態(tài)響應(yīng)

除了低輸出噪聲之外，LTC1911 還提供了卓越的瞬態(tài)恢復(fù)。圖 3 示出了 LTC1911 從接近滿標(biāo)度 （1mA 至 25mA） 的快速 （<250μs） 負(fù)載瞬態(tài)恢復(fù)。LTC1911 的恢復(fù)時(shí)間僅為 5μs，具有非常小的過(guò)沖或下沖。

圖3.輸出電流瞬態(tài)響應(yīng)。

短路和熱保護(hù)

LTC1911 具有內(nèi)置的短路電流限制以及過(guò)熱保護(hù)功能。在短路條件下，該器件自動(dòng)將輸出電流限制在大約600mA。當(dāng) IC 溫度超過(guò) 1911°C 時(shí)，LTC160 關(guān)斷并停止所有電荷傳輸。 在正常工作條件下，該器件不應(yīng)進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)，但該器件具有在環(huán)境溫度過(guò)高或IC內(nèi)部功耗過(guò)大（即過(guò)流或短路）的情況下保護(hù)IC的功能。一旦結(jié)溫回落到大約150°C，電荷轉(zhuǎn)移將重新激活。 LTC1911 能夠無(wú)限期地循環(huán)進(jìn)入和退出熱停機(jī)模式，而不會(huì)發(fā)生閂鎖或損壞，直到故障情況被消除。為保持 LTC1911 運(yùn)行冷卻，該 IC 采用耐熱性能增強(qiáng)型 MSOP-8 封裝，IC 的引線框架接地 （引腳 4）。

軟啟動(dòng)和關(guān)斷操作

SS/SHDN 引腳用于實(shí)現(xiàn)低電流關(guān)斷和軟啟動(dòng)。在 SS/SHDN 引腳上強(qiáng)制一個(gè)低于 0.6V 的電壓將使 LTC1911 進(jìn)入停機(jī)模式。關(guān)斷模式禁用所有控制電路，并強(qiáng)制輸出進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。如果引腳懸空或由處于高阻抗?fàn)顟B(tài)的漏極開路輸出驅(qū)動(dòng)，SS/SHDN引腳上的2μA上拉電流將迫使器件進(jìn)入活動(dòng)模式。如果引腳未由漏極開路器件驅(qū)動(dòng)或浮動(dòng)，則必須強(qiáng)制其至2.2V （最小值）的邏輯高電壓，以確保適當(dāng)?shù)妮敵稣{(diào)節(jié)。

傳統(tǒng)電荷泵的一個(gè)已知問(wèn)題是，將輸出電容充電至穩(wěn)壓所需的初始浪涌電流可能會(huì)導(dǎo)致上電期間輸入電源出現(xiàn)不希望的瞬變。軟啟動(dòng)功能可限制為輸出電容器充電所需的浪涌電流，從而最大限度地減少由IC上電相位引起的輸入電源瞬變。為了實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，將一個(gè)電容器連接到SS/SHDN引腳。漏極開路器件也可以從SS/SHDN引腳連接到GND，以實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。一旦漏極開路器件關(guān)斷，2μA 上拉電流將開始為外部軟啟動(dòng)電容器充電，并迫使引腳上的電壓斜坡上升至 V在.一旦達(dá)到關(guān)斷門限（典型值為0.6V），控制輸出調(diào)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓將跟隨SS/SHDN引腳上的斜坡電壓，直到基準(zhǔn)達(dá)到其最終帶隙電壓。當(dāng)SS/SHDN引腳上的電壓達(dá)到約1.9V時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。由于SS/SHDN引腳上的斜坡速率控制輸出上的斜坡速率，因此可以通過(guò)選擇軟啟動(dòng)電容（CSS） 和輸出電容。例如，SS/SHDN上的一個(gè)4.7nF電容導(dǎo)致引腳上從3.0V至6.1V的斜坡時(shí)間為9ms。如果輸出電容為10μF，則3ms的輸出斜坡時(shí)間導(dǎo)致平均輸出電容電流僅為6mA，直接轉(zhuǎn)換為6mA的輸入電流。圖4顯示了漏極開路器件進(jìn)入高阻抗后輸出斜坡上升的示波器照片。

圖4.軟啟動(dòng)操作。

應(yīng)用

圖 5 示出了 LTC1911-1.8V 的應(yīng)用。此處，SS/SHDN引腳已連接到輸入電源，從而禁用軟啟動(dòng)功能。在此應(yīng)用中，當(dāng)施加電源時(shí)，輸出將立即出現(xiàn)。此應(yīng)用適用于不擔(dān)心IC導(dǎo)通導(dǎo)致輸入電源輕微瞬變且不需要關(guān)斷功能的用戶。在這里，關(guān)斷是通過(guò)移除輸入電源來(lái)有效地實(shí)現(xiàn)的。

圖5.單節(jié)鋰離子電池至1.8V DC/DC轉(zhuǎn)換器。

圖 6 示出了 LTC1911-1.5V 的應(yīng)用。此處，SS/SHDN引腳連接到軟啟動(dòng)電容器和漏極開路器件。此應(yīng)用允許用戶完全訪問(wèn)關(guān)斷功能以及軟啟動(dòng)，以限制上電或關(guān)斷時(shí)的浪涌電流。對(duì)于只想限制浪涌電流但不需要該器件關(guān)斷功能的用戶，可以省略漏極開路器件。

圖6.具有關(guān)斷和軟啟動(dòng)功能的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

結(jié)論

LTC1911-1.8 和 LTC1911-1.5 非常適合于具有嚴(yán)格電路板空間要求的中低功率降壓型應(yīng)用。這些低噪聲降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器可提供 250mA 的輸出電流，并在 2.7V 至 5.5V 的輸入電壓范圍內(nèi)提供高效操作。兩款器件均采用耐熱性能增強(qiáng)型 MSOP-8 封裝。LTC1911 將外部組件保持在最低限度，僅需要 1911 個(gè)或 3 個(gè)廉價(jià)的外部電容器，從而幫助設(shè)計(jì)人員滿足最嚴(yán)格的空間要求。LTC<> 非常適合單節(jié)鋰離子電池以及 <> 節(jié) NiMH / 鎳鎘電池供電型應(yīng)用。

審核編輯：郭婷