LTC3522雙路輸出轉(zhuǎn)換器的高效率、雙軌電源解決方案

四分之一英寸見方。這就是完整的鋰離子電池至雙輸出、降壓和降壓-升壓轉(zhuǎn)換器所需的全部面積。圖 1 示出了由 LTC3522 實現(xiàn)的緊湊型雙輸出轉(zhuǎn)換器，LTC3 是一款完整的高效率、雙軌電源解決方案，采用 3mm × 1mm QFN 封裝。如圖所示，只需要幾個外部元件，而且它們都可以是薄型（≤<>mm），即使是最緊湊的便攜式電子設(shè)備，也能完美地滿足苛刻的空間要求。

圖1.降壓-升壓和降壓轉(zhuǎn)換器占用不到 0.25 英寸2的電路板空間。

LTC3522 在單個扁平的 0.75m × 3mm × 3mm 16 引腳 QFN 中集成了一個單片式降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器和同步降壓型轉(zhuǎn)換器。IC內(nèi)置軟啟動和反饋環(huán)路補(bǔ)償電路。雙通道轉(zhuǎn)換器的整個應(yīng)用電路只需要IC、電感器、旁路電容和反饋電阻分壓器。兩個轉(zhuǎn)換器在滿載階躍下均保持較低的瞬態(tài)電壓偏差，即使使用小型陶瓷輸出電容器也是如此。這些特性使得應(yīng)用電路簡單，如圖2所示，PCB總面積小于0.25平方英寸，如圖1所示。LTC3522 具有一個 1.1MHz 的固定內(nèi)部開關(guān)頻率，因而允許使用扁平電容器和電感器，從而使總應(yīng)用高度僅為 1mm。

圖2.鋰離子電池在 3mA 時為 3.300V，在 1mA 時為 8.200V。

雖然只需要一個電感器，但 LTC3522 能夠在輸入電壓高于、低于或等于輸出電壓的情況下實現(xiàn)高效率的固定頻率操作。降壓-升壓轉(zhuǎn)換器采用專有的開關(guān)算法，可在降壓和升壓功能模式之間實現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換，同時最大限度地提高轉(zhuǎn)換效率。降壓-升壓輸出電壓可設(shè)置為低至 2.2V 或高達(dá) 5.25V。憑借 3.3V 輸出，降壓-升壓轉(zhuǎn)換器能夠在 300.2V 至 4.5V 的整個輸入電壓范圍內(nèi)提供 5mA 的負(fù)載電流。當(dāng)由最小電壓為3V的標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池供電時，可以支持400mA負(fù)載。

LTC?3522 降壓型轉(zhuǎn)換器具有內(nèi)部補(bǔ)償電流模式控制功能，可確保在很寬的輸出電容器值范圍內(nèi)實現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)。降壓轉(zhuǎn)換器可在整個輸入電壓范圍內(nèi)提供高達(dá) 200mA 的負(fù)載電流，其輸出電壓可低至 0.6V。降壓轉(zhuǎn)換器平穩(wěn)過渡到 100% 占空比操作，以延長低壓差操作中的電池壽命。

盡管 LTC3522 尺寸很小，但對于每個轉(zhuǎn)換器而言，其效率高達(dá) 95%，并集成了多種有用的功能。兩個轉(zhuǎn)換器均包括一個內(nèi)部閉環(huán)軟啟動功能，以確?？煽康妮敵鲭妷荷仙龝r間，與負(fù)載和輸出電容值無關(guān)。此外，每個轉(zhuǎn)換器都包括自己的漏極開路電源良好指示器，允許欠壓故障檢測和順序啟動。每個轉(zhuǎn)換器都可以獨立使能。當(dāng)兩個轉(zhuǎn)換器均被禁用時，總電源電流降至 1μA 以下。

效率

圖3顯示了圖2電路中每個轉(zhuǎn)換器的效率。降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的峰值效率為95%，而降壓轉(zhuǎn)換器的峰值效率為94%。在PWM模式下，兩個轉(zhuǎn)換器在高于90mA的所有負(fù)載電流下的效率均大于30%。

圖3.效率與負(fù)載電流的關(guān)系。

引腳可選的突發(fā)模式操作可提高輕負(fù)載電流下的效率。在突發(fā)模式下，兩個轉(zhuǎn)換器均使能時，總靜態(tài)電流降至僅 25μA。在噪聲敏感型應(yīng)用中，通過將PWM引腳連接到V，可以強(qiáng)制兩個轉(zhuǎn)換器進(jìn)入低噪聲、固定頻率PWM操作?在.或者，PWM引腳可以在應(yīng)用中動態(tài)驅(qū)動，以便在工作的關(guān)鍵階段提供低噪聲性能。

電源排序

許多雙電源應(yīng)用要求電源軌按特定順序上電。一個常見的例子是微處理器，其中內(nèi)核電源電壓必須上升并處于穩(wěn)壓狀態(tài)，然后才能使能為輸出引腳驅(qū)動器供電的外設(shè)電源。這可確保內(nèi)核邏輯在輸出激活之前正常工作，從而防止上電期間的不穩(wěn)定輸出波動。

LTC3522 為每個轉(zhuǎn)換器提供了一個獨立的電源就緒輸出。這允許兩個輸出電壓按任一順序排序，而無需任何額外的外部元件。圖 5 示出了一款排序 LTC3522 應(yīng)用電路，該電路在使能降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器為 1.8V 輸出軌供電之前，等待 3.0V 降壓輸出軌達(dá)到穩(wěn)壓電壓。只需將 SHDN1 引腳連接到降壓電源就緒輸出 PGOOD2，即可實現(xiàn)此目的。當(dāng)外部使能信號保持低電平時，兩個轉(zhuǎn)換器均被禁用。當(dāng)外部使能變?yōu)楦唠娖綍r，降壓轉(zhuǎn)換器立即使能。降壓-升壓轉(zhuǎn)換器保持禁用狀態(tài)，直到PGOOD2變?yōu)楦唠娖?，表示降壓轉(zhuǎn)換器已達(dá)到穩(wěn)壓要求。

圖4.交替負(fù)載階躍響應(yīng)。

圖5.排序上電應(yīng)用。

通道間性能

在PWM模式下，兩個轉(zhuǎn)換器通過一個公共1.1Mhz振蕩器同步工作。這最大限度地減少了兩個轉(zhuǎn)換器之間的相互作用，因此一個轉(zhuǎn)換器輸出端的負(fù)載階躍對相反輸出的影響很小。例如，圖4顯示了兩種輸出電壓，即降壓通道施加20mA至200mA負(fù)載階躍，降壓-升壓通道施加0mA至300mA負(fù)載階躍。在這種情況下，即使每個轉(zhuǎn)換器上都有4.7μF的小輸出電容，通道之間的相互作用也很小。

圖6.排序上電波形。

結(jié)論

LTC3522 在緊湊的占板面積內(nèi)提供了一個完整的排序雙軌電源解決方案。其高效率和卓越的性能使得 LTC3522 非常適合于要求最苛刻的便攜式應(yīng)用。

審核編輯：郭婷