功能不斷增加的便攜式設(shè)備的激增對電源轉(zhuǎn)換電路提出了更高的要求，并繼續(xù)強調(diào)在減少電路板空間的同時最大限度地延長電池壽命。新型 LTC1911 降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器可幫助設(shè)計人員構(gòu)建極小的轉(zhuǎn)換電路，同時保持延長電池壽命所需的高效率。LTC1911 通過在高頻率下工作來節(jié)省空間，因而允許使用纖巧的低成本陶瓷電容器 — 無需電感器。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.對于這個完整的 DC/DC 覆蓋器來說，空間不是問題。

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%。為了在整個輸入范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率，LTC1 采用了三種可能的開關(guān)電容器分數(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載條件變化時的輸出調(diào)節(jié)。只需一個輸入和輸出電容以及兩個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，該功能可在一個周期內(nèi)提供極少量的充電，然后進入一種低電流狀態(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 即使在輕負載條件下也能實現(xiàn)高效率。輸出電流檢測電路用于檢測所需輸出電流何時降至約30mA以下。發(fā)生這種情況時，振蕩器關(guān)斷，器件進入低電流工作狀態(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電流突發(fā)。?

對于傳統(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。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對于一個 10μF 輸出電容器。

低噪音

LTC1911 的恒定頻率架構(gòu) （專利申請中） 不僅提供了一個低噪聲穩(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。通過檢測輸出電壓并調(diào)節(jié)每個周期傳輸?shù)碾姾闪縼韺崿F(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，因為它們的工作頻率范圍覆蓋幾個數(shù)量級。圖 2 示出了 LTC1911 輸出在采用 3mA 輸出負載時的所有 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。圖 3 示出了 LTC1911 從接近滿標度 （1mA 至 25mA） 的快速 （<250μs） 負載瞬態(tài)恢復。LTC1911 的恢復時間僅為 5μs，具有非常小的過沖或下沖。

圖3.輸出電流瞬態(tài)響應(yīng)。

短路和熱保護

LTC1911 具有內(nèi)置的短路電流限制以及過熱保護功能。在短路條件下，該器件自動將輸出電流限制在大約600mA。當 IC 溫度超過 1911°C 時，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)進入熱關(guān)斷狀態(tài)，但該器件具有在環(huán)境溫度過高或IC內(nèi)部功耗過大（即過流或短路）的情況下保護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 能夠無限期地循環(huán)進入和退出熱停機模式，而不會發(fā)生閂鎖或損壞，直到故障情況被消除。為保持 LTC1911 運行冷卻，該 IC 采用耐熱性能增強型 MSOP-8 封裝，IC 的引線框架接地 （引腳 4）。

軟啟動和關(guān)斷操作

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

傳統(tǒng)電荷泵的一個已知問題是，將輸出電容充電至穩(wěn)壓所需的初始浪涌電流可能會導致上電期間輸入電源出現(xiàn)不希望的瞬變。軟啟動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。為了實現(xiàn)軟啟動，將一個電容器連接到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電容器充電，并迫使引腳上的電壓斜坡上升至 V在.一旦達到關(guān)斷門限（典型值為0.6V），控制輸出調(diào)節(jié)點的內(nèi)部基準電壓將跟隨SS/SHDN引腳上的斜坡電壓，直到基準達到其最終帶隙電壓。當SS/SHDN引腳上的電壓達到約1.9V時，就會發(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，因此可以通過選擇軟啟動電容（CSS） 和輸出電容。例如，SS/SHDN上的一個4.7nF電容導致引腳上從3.0V至6.1V的斜坡時間為9ms。如果輸出電容為10μF，則3ms的輸出斜坡時間導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入高阻抗后輸出斜坡上升的示波器照片。

圖4.軟啟動操作。

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，從而禁用軟啟動功能。在此應(yīng)用中，當施加電源時，輸出將立即出現(xiàn)。此應(yīng)用適用于不擔心IC導通導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)斷是通過移除輸入電源來有效地實現(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引腳連接到軟啟動電容器和漏極開路器件。此應(yīng)用允許用戶完全訪問關(guān)斷功能以及軟啟動，以限制上電或關(guān)斷時的浪涌電流。對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型 MSOP-8 封裝。LTC1911 將外部組件保持在最低限度，僅需要 1911 個或 3 個廉價的外部電容器，從而幫助設(shè)計人員滿足最嚴格的空間要求。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