隨著便攜式電子設(shè)計(jì)人員不斷要求減小組件尺寸，凌力爾特推出了 LT1611 和 LT1613 SOT-23 開關(guān)穩(wěn)壓器。這些電流模式、恒頻器件包含內(nèi)部 36V 開關(guān)，能夠產(chǎn)生 400mW 至 2W 的輸出功率，采用 5 引腳 SOT-23 封裝。LT1613 具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正反饋引腳，專為調(diào)節(jié)正電壓而設(shè)計(jì)。LT1611 具有一種新穎的反饋方案，專為直接調(diào)節(jié)負(fù)輸出電壓而設(shè)計(jì)，而無需使用電平轉(zhuǎn)換電路。升壓型、單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器 （SEPIC） 和反相配置可通過 LT1613 和 LT1611 實(shí)現(xiàn)。高壓開關(guān)可輕松實(shí)現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)但常用的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器功能，例如四節(jié)電池至 5V、5V 至 –5V、5V 至 –15V 或 5V 至 15V。

兩款器件的開關(guān)頻率均為1.4MHz，允許使用纖巧型電感器和電容器。許多規(guī)格用于 LT1613 和 LT1611 的組件的高度均為 2mm 或更小，從而提供了一種扁平的解決方案。輸入電壓范圍為 1V 至 10V，靜態(tài)電流為 2mA。在停機(jī)模式下，靜態(tài)電流降至 0.5μA。恒定頻率開關(guān)產(chǎn)生易于濾波的低幅度輸出紋波，這與脈沖跳躍或PFM型轉(zhuǎn)換器的典型低頻紋波不同。內(nèi)部補(bǔ)償電流模式控制提供良好的瞬態(tài)響應(yīng)。

LT1613 升壓型轉(zhuǎn)換器提供了一個(gè) 5V 輸出

圖1的電路詳細(xì)介紹了一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器，該升壓轉(zhuǎn)換器從5.200V輸入提供3V/3mA電流。輸入范圍為 1.5V 至 4.5V，使電路可采用多種輸入電源，例如 2 節(jié)或 3 節(jié)電池、單節(jié)鋰離子電池或 3.3V 電源。如圖2所示，采用88.4V輸入時(shí)效率達(dá)到2%。從3.3V輸入到47Ω負(fù)載的啟動(dòng)波形如圖3所示;轉(zhuǎn)換器在大約250μs內(nèi)達(dá)到穩(wěn)壓。由于使用了內(nèi)部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，該器件需要一些大容量電容。一個(gè)10μF陶瓷輸出電容，可增加一個(gè)與R1并聯(lián)的相位引線電容;該電容器通常在 10pF–100pF 范圍內(nèi)。

圖1.該升壓轉(zhuǎn)換器將 1.5V 至 4.2V 輸入升壓至 5V。它可以從250.3V輸入提供3mA電流。

圖2.圖1升壓轉(zhuǎn)換器的效率

圖3.利用3.3V輸入將轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)升壓至50Ω負(fù)載。

LT1613 5V 至 15V 升壓型轉(zhuǎn)換器

通過改變電阻分壓器的值，可以以類似于圖15所示的5V轉(zhuǎn)換器的方式產(chǎn)生1V電源。圖4所示為轉(zhuǎn)換器。L1的值已更改為10μH，以提供相同的di/dt斜率和更高的輸入電壓。該轉(zhuǎn)換器從 15V 輸入提供 60V/5mA 輸出，效率高達(dá) 85%，如圖 5 的效率圖所示。

圖4.這款 4 節(jié)電池至 15V 升壓轉(zhuǎn)換器可從 50V 輸入提供 3mA 電流。

圖5.圖4電路的效率

LT1613 4 節(jié)至 5V SEPIC

4 節(jié)電池對(duì) DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)人員提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。新電池的測(cè)量值約為 6.5V，高于 5V 輸出，而在使用壽命結(jié)束時(shí)，電池電壓將測(cè)量為 3.5V，低于 5V 輸出。簡(jiǎn)單的開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)洌ㄈ缟龎夯蚪祲海┲荒茉黾踊蚪档洼斎腚妷海谶@種情況下無法解決問題。解決方案是SEPIC。該轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)雙繞組電感器或兩個(gè)獨(dú)立的電感器。圖6詳細(xì)介紹了該電路。應(yīng)用中指定使用勝美達(dá)CLS62-150 15μH雙電感器，但可以使用兩個(gè)15μH單元。采用 125.3V 輸入可產(chǎn)生高達(dá) 6mA 的電流。圖7的圖表顯示了轉(zhuǎn)換器效率，峰值為77%。5mA至105mA負(fù)載階躍下的瞬態(tài)響應(yīng)如圖8所示。轉(zhuǎn)換器在200μs內(nèi)建立到最終值，最大擾動(dòng)低于200mV。V 的雙曲線外圖8中的負(fù)載下實(shí)際上是由輸出電容C1的ESR引起的4.2MHz開關(guān)紋波。更好的（較低的ESR）輸出電容將降低輸出紋波。

圖6.這款單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器 （SEPIC） 從高于或低于 5V 的輸入電壓產(chǎn)生 5V。

圖7.圖6的SEPIC的效率達(dá)到77%。

圖8.SEPIC瞬態(tài)響應(yīng)，5V輸入，負(fù)載階躍為5mA至105mA。

LT1611 5V 至 –5V 反相轉(zhuǎn)換器

一個(gè)低噪聲 –5V 輸出可采用一種反相拓?fù)渑c LT1611 一起產(chǎn)生。該電路如圖9所示，與上述SEPIC有些相似，但輸出與第二個(gè)電感串聯(lián)。這導(dǎo)致非常低的噪聲輸出。該電路可采用 5V 輸入提供 –150V/5mA 電流，或采用 100V 輸入提供高達(dá) 3mA 電流。圖10所示的效率峰值為75%。圖11顯示了啟動(dòng)波形。在啟動(dòng)期間，開關(guān)電流增加到大約1A。在此電流下，勝美達(dá)單元的電感降低，導(dǎo)致圖11所示開關(guān)電流跡線中明顯的紋波電流增加。電路達(dá)到穩(wěn)壓后，紋波電流降低約兩倍。負(fù)載為100mA時(shí)的開關(guān)波形如圖12所示。輸出電壓紋波是由電感中的紋波電流乘以輸出電容ESR引起的。

圖9.該反相轉(zhuǎn)換器采用 5V 輸入提供 –150V/5mA 電流。

圖 10.5V至–5V反相轉(zhuǎn)換器效率達(dá)到76%。

圖 11.5V至–5V反相轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)至47Ω負(fù)載。

圖 12.100mA負(fù)載反相轉(zhuǎn)換器的開關(guān)波形

雖然20mVP-P圖12所示的紋波很低，通過明智的元件選擇可以獲得顯著的改善。圖13詳細(xì)介紹了相同的5至–5V轉(zhuǎn)換器功能以及更好的輸出電容。現(xiàn)在，輸出紋波測(cè)量?jī)H為4mVP-P.此外，通過增加相位引線電容器C5，瞬態(tài)響應(yīng)得到改善。圖14顯示了25mA至125mA負(fù)載階躍的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。最大擾動(dòng)低于30mV，轉(zhuǎn)換器在大約250μs內(nèi)達(dá)到最終值。

圖 13.低噪聲反相轉(zhuǎn)換器;元件選擇和前饋電容 C5 可將噪聲降低至 4mVP-P.

圖 14.對(duì)于30mA至25mA負(fù)載階躍，低噪聲反相轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應(yīng)低于125mV。穩(wěn)態(tài)輸出紋波為 4mVP-P.

重要的是要注意圖 9 和圖 13 是如何繪制的。D1 的陰極在兩個(gè)引腳均連接至接地層之前返回到 LT1611 的 GND 引腳。這種連接結(jié)合了開關(guān)和二極管的電流，它們?cè)诮惶嫦辔簧蟼鲗?dǎo)。兩個(gè)電流的總和等于一個(gè)沒有突然變化的電流，從而最大限度地減少了由接地層中幾納亨電感引起的di/dt感應(yīng)電壓。然后將該總電流沉積到接地層中。如果不遵循這種技術(shù)，轉(zhuǎn)換器輸出端可能會(huì)出現(xiàn)100mV尖峰（我根據(jù)經(jīng)驗(yàn)說：我的前幾塊面包板都有這個(gè)問題）。

許多系統(tǒng)（如個(gè)人計(jì)算機(jī)）都有 12V 電源可用。雖然 LT1611 V在引腳具有一個(gè)最大值為 10V，36V 開關(guān)允許為電感器使用一個(gè) 12V 電源，而 LT1611 的 V在引腳仍由5V驅(qū)動(dòng)，如圖13所示。以這種方式可以獲得顯著更高的輸出功率，如圖15的效率圖所示。

圖 15.L12A 的 1V 電源將效率提高到 81%，輸出電流增加到 350mA。

LT1611 4 節(jié)電池至 –10V 反相轉(zhuǎn)換器

–10V低噪聲輸出的產(chǎn)生方式與上述–5V電路類似。圖16的電路可以從10.60V輸入提供–3V/6mA電流。如圖 17 所示，效率高達(dá) 78%。

圖 16.4節(jié)電池至–10V反相轉(zhuǎn)換器采用75V輸入提供4mA電流。

圖 17.4節(jié)電池至–10V轉(zhuǎn)換器效率。

結(jié)論

與具有一個(gè)大型開關(guān)穩(wěn)壓器和一個(gè)定制變壓器的多輸出反激式設(shè)計(jì)相比，多電源應(yīng)用中單獨(dú)控制輸出的靈活性可使多個(gè) LT1611 / LT1613 轉(zhuǎn)換器更具吸引力。改變多輸出反激式上的輸出電壓需要改變變壓器匝數(shù)比，這不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。相反，采用多個(gè) LT1611 / LT1613 方法對(duì)每個(gè)輸出進(jìn)行單獨(dú)控制，從而提供了對(duì)每個(gè)輸出電壓的完全控制以及電源排序。LT?1611 和 LT1613 SOT-23 開關(guān)穩(wěn)壓器為狹小空間內(nèi)的發(fā)電需求提供了小型、低噪聲解決方案。

審核編輯：郭婷