David Salerno

現(xiàn)代手持式儀器、便攜式醫(yī)療設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品需要多種電源軌用于內(nèi)部處理器、存儲(chǔ)器、音頻和彩色顯示器。這些設(shè)備的常用電池技術(shù)包括單節(jié)或多節(jié)堿性電池、鎳氫電池或鋰聚電池/鋰離子電池。從 USB 端口或墻上適配器操作是另一個(gè)常見(jiàn)特征。可更換堿性電池對(duì)于沒(méi)有電源或時(shí)間為電池充電的偏遠(yuǎn)地區(qū)和便攜式醫(yī)療設(shè)備特別有吸引力。挑戰(zhàn)在于為這些寬VIN范圍、多輸出應(yīng)用創(chuàng)建緊湊高效的電源解決方案。LTC?3100 多通道 DC/DC 轉(zhuǎn)換器使應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)變得更加容易。

LTC?3100 是一款高效率、1.5MHz 多通道 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，采用緊湊的 3mm × 3mm × 0.75mm QFN 封裝。該器件具有一個(gè)同步升壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、一個(gè)同步降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和一個(gè) 100mA 低壓差線性穩(wěn)壓器 （LDO）。

升壓和降壓轉(zhuǎn)換器可以獨(dú)立于不同源、同一源或級(jí)聯(lián)以創(chuàng)建降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，并最大限度地減少了外部元件數(shù)量和解決方案尺寸。每個(gè)轉(zhuǎn)換器都有一個(gè)電源良好指示器，可用于電壓排序。升壓轉(zhuǎn)換器提供高達(dá) 95% 的效率，并具有真正的輸出斷開(kāi)、700mA 的最小電流限制，并且可以在低至 700mV 的輸入電壓下啟動(dòng)，使其成為單節(jié)堿性或 NiMH 電池應(yīng)用的理想選擇。降壓轉(zhuǎn)換器提供高達(dá) 94% 的效率，可在 250.1V 至 8.5V 的輸入電壓下提供 25mA 或更高的電流。兩款轉(zhuǎn)換器均具有自動(dòng)突發(fā)模式操作功能，可在輕負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高效率。對(duì)于低噪聲應(yīng)用，可通過(guò)將 MODE 引腳接地來(lái)禁用突發(fā)模式操作。100mA LDO的輸入在內(nèi)部連接到升壓輸出，可用于產(chǎn)生第三個(gè)低噪聲輸出。它還可用于升壓輸出電壓的電壓排序。?

圖 1 所示電路利用了 LTC3100 采用獨(dú)立輸入電源工作的能力，以產(chǎn)生多個(gè)輸出，而不管哪個(gè)電源可用。在本例中，升壓轉(zhuǎn)換器從單節(jié)或雙節(jié)輸入電壓產(chǎn)生穩(wěn)定的3.3V輸出。降壓轉(zhuǎn)換器采用 5V USB 或墻上適配器輸入供電，也可產(chǎn)生 3.3V 電壓，其輸出外部連接到升壓輸出。

圖1.多輸入源3.3V和1.8V轉(zhuǎn)換器。

通過(guò)保持 MODE 引腳開(kāi)路，LTC3100 的自動(dòng)突發(fā)模式操作功能得以啟用，從而最大限度地延長(zhǎng)了輕負(fù)載條件下的電池壽命。當(dāng)USB或墻上適配器電源可用時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器自動(dòng)使能，并產(chǎn)生3.3V輸出，設(shè)置的輸出比升壓轉(zhuǎn)換器高3.8%。這使升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)入睡眠模式，將電池負(fù)載降低到僅幾微安。結(jié)果是3.3V輸出，從電池電源無(wú)縫轉(zhuǎn)換到USB電源，同時(shí)最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。USB 輸入上的二極管可防止 3.3V 輸出（使用電池工作時(shí)）的任何反向電流在 USB 輸入開(kāi)路或接地時(shí)返回到 USB 輸入。圖2顯示了采用各種輸入源的轉(zhuǎn)換器效率與負(fù)載的關(guān)系，說(shuō)明了寬負(fù)載范圍內(nèi)的高效率。LTC3100 中的 LDO （其輸入在內(nèi)部連接至升壓輸出）提供了第二個(gè)穩(wěn)壓輸出 （在本例中設(shè)置為設(shè)置為 1.8V）。

圖2.圖1所示電路的轉(zhuǎn)換器效率。

由于降壓型轉(zhuǎn)換器的輸入可來(lái)自升壓輸出，因此 LTC3100 可用作一款超低電壓降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器，從而從單節(jié)堿性或 NiMH 電池提供穩(wěn)定的 1.2V 輸出。如圖 3 所示，其中 LTC3100 通過(guò)升壓 V 從單節(jié)電池輸入 （其電壓可能高于或低于 1.2V） 產(chǎn)生兩個(gè)穩(wěn)壓輸出在最高可達(dá) 3.5V，然后使用降壓和 LDO 調(diào)節(jié)至 1.2V 和 3.3V。在本例中，電源良好輸出和LDO用于提供電壓排序，因此1.2V內(nèi)核電源在3.3V I/O電源之前出現(xiàn)，如圖4示波器照片所示。LDO還為3.3V輸出提供額外的噪聲濾波和紋波抑制，保證敏感模擬電路的低噪聲輸出，即使轉(zhuǎn)換器處于突發(fā)模式操作。

圖3.具有電壓排序功能的單節(jié)雙輸出轉(zhuǎn)換器。

圖4.圖3所示電路輸出電壓的電壓排序。

結(jié)論

LTC?3100 是一款高效率、多通道轉(zhuǎn)換器，可采用寬范圍電壓源運(yùn)作。LTC3100 具有用于每個(gè)轉(zhuǎn)換器的獨(dú)立輸入電壓、電源良好輸出和一個(gè) LDO 使得 LTC<> 成為一款小型、高度集成和靈活的解決方案，適用于許多要求苛刻的應(yīng)用。

審核編輯：郭婷