微型電流模式升壓DC/DC變換器

Linear公司為便攜和分布電源系統的升壓變換推出4款微型開關穩壓器IC- LTC3401/LTC3402/LTC1872/LT1619(見表1)。

表1 4款微型升壓變換器

*取決于輸入和輸出電壓,**外部開關晶體管

表1中的每一款開關穩壓器都工作在電流模式,具有優異的負載調整和瞬態響應。它們具有逐周期電流限制、欠壓鎖定、自適應補償、抗沖擊激勵電路等特性。根據負載要求,當輸出輕載時為保持高效率,每一開關穩壓器自動進入Burst ModeTM工作(LTC3401和LTC3402是用戶可選擇的)。

開關頻率3MHz效率97%輸入小于1V的變換器

LTC3401和LTC3402從單節鋰離子或堿性電池可分別提供高達500mA和1A穩壓輸出,圖1示出從兩節電池變換為3.3V(1A)的升壓變換器電路。

LTC3401和LTC3402主要特性有:高達3MHz開關頻率、97%效率、小于1V的輸入。它們能為單節同步升壓變換器提供最高的功率密度,在只有0.05in2面積內提供高達5W的穩壓輸出。它們所具有的微型尺寸、高效率和寬輸出電流范圍特別適合于尋呼機、無繩電話、GPS接收機和手持儀器的應用要求。

為了達到高效率每個開關穩壓器都包含一個0.16ΩN－溝道MOSFET開關晶體管和一個0.18Ω同步整流器。LTC3402能給出高達1A的負載電流(2A開關電流),效率為95%,而耗電只有38μA(在Burst Mode工作)。LTC3401是具有500mA輸出能力的類似器件。

用一個定時電阻器可編程300KHz~3MHz開關頻率,以使電路達到最佳的RFI抑制和最高效率。為了改善敏感的音頻和IF頻段的開關諧波抑制,LTC3401或LTC3402振蕩器可同步外部時鐘。在同步期間或當MODE/SYNC引腳為低態時,禁止Burst Mode工作,以防止來自低頻波紋的干擾。

LTC3401和LTC3402設計為在0.85V輸入電壓(典型值)下啟動。一旦啟動,IC工作靠Vout而不是Vin。在該點,內部電路不依賴于輸入電壓,因而不需要大的輸入電容器。輸入電壓可降到低于0.5V而不影響工作,從而在低電壓下電源能提供足夠的能量。

輸出4A開關頻率550KHz的變換器

LTC1872這一款電流模式升壓DC/DC控制器,其工作頻率550KHz、輸入電壓范圍2.5V~9.8V、負載電流高達2A。圖2 為3.3V 到5V的升壓變換器電路。其應用包括1和2節鋰離子電池供電的便攜裝置,如PDA、GPS系統和網絡系統用的板級升壓變換。

此器件的高工作頻率可使電感器和電容器的數值和大小減小,使設計可封裝在小于110mm2的面積內。270μA低工作電流、8μA關閉電流和高達90%的效率都有助于延長電池使用壽命。LTC1872保證輸出電壓精度± 2.5%。輸出出電壓只受外部元件性能的限制。為避免N-溝MOSFET工作在低于安全輸入電壓電平之下,該器件具有欠電壓鎖定特性。當輸入電源電壓低于2V時,關斷N-溝MOSFET和控制器,而欠壓電路仍在工作(它只耗電幾微安)。

輸出10A效率90%輸入范圍1.9~18V的變換器

LT1619是一款固定頻率電流模式控制器,用它可以最少的外部元件實現升壓、SEPIC和反激變換器。圖3為高效率的3.3V到5V的DC/DC變換器電路。

在重負載條件下保持高的轉換效率是靠50mV電流感測電壓。這種低值電壓降低了在感測電阻上的能量損耗。Burst Mode工作保持輕載條件下的高效率。工作頻率一般為300KHz,也可以同步到高達500KHz外部時鐘。器件無載靜態電流為140μA,關閉電流為15μA。在圖3的升壓變換器電路中,若最小輸入電壓不足以完全放大功率MOSFET,則器件引腳(DRV)可連接到變換器輸出。DRV引腳也可以輸入或從分立的電源供電。

LT1619不僅僅局限于低輸出電壓源。它也適合于SLIC(用戶線路接口電路)電壓產生,如電信系統中5V到-48V變換和汽車系統中SEPIC(單端初級電感變換器)變換(輸入范圍4V~28V)。

1.2MHz升壓開關穩壓器

LT1930是SOT-23封裝的開關穩壓器。它采用恒定頻率、內部補償、電流模式PWM結構。1.2MHz開關頻率和集成1A開關晶體管使其能給出高電流輸出并可采用微型、低成本陶瓷電容器和小型電感器。LT1930輸入電壓范圍2.6V～16V。

圖4是采用LT1930的3.3V到5V的升壓變換器,此電路可提供480mA的輸出電流。在負載電流60mA~450mA范圍,其效率保持83%以上。此電路的最大輸出電壓紋波為40mVp-p。

圖5是LT1930另一典型應用,5V到12V升壓變換器。此電路提供300mA輸出電流,效率高達87%。此電路的最大輸出電壓紋波為60mVp-p。

LT1930是業內最高功率SOT-23開關穩壓器。它除用于升壓變換器外,還可以用于SEPIC和反激變換器設計。