工業(yè)/汽車降壓型穩(wěn)壓器可延長電池壽命

隨著汽車和工業(yè)應(yīng)用中微處理器數(shù)量的不斷擴(kuò)大，對堅固耐用的降壓穩(wěn)壓器的需求也在增加，該穩(wěn)壓器可以在寬輸入電壓范圍內(nèi)工作并承受高壓瞬變和輸出短路?；?a target="_blank">微處理器的應(yīng)用還需要監(jiān)控功能，如上電復(fù)位（POR）和看門狗定時，以確保高系統(tǒng)可靠性。穩(wěn)壓器必須在輕負(fù)載下具有高效率，以延長電池壽命。LT3689 采用纖巧型 16 引腳 3mm × 3mm QFN 封裝和 16 引腳 MSOP 封裝，可提供所有這些特性。

LT3689 降壓型穩(wěn)壓器的特性

LT3689 采用一種恒定頻率、電流模式架構(gòu)以提供 800mA 的連續(xù)輸出電流。該器件工作在 3.6V 至 36V 的寬輸入范圍，并可保護(hù)自身免受高達(dá) 60V 的輸入瞬變的影響。它經(jīng)過內(nèi)部補(bǔ)償，有助于減少外部元件數(shù)量。開關(guān)頻率可通過連接電阻器在 350kHz 和 2.2MHz 之間的任何位置設(shè)置。T引腳接地，使設(shè)計人員能夠優(yōu)化元件尺寸和效率。開關(guān)頻率還可以同步至一個外部時鐘，用于噪聲敏感型應(yīng)用。一個外部電阻分壓器將輸出電壓設(shè)置為高于器件 0.8V 基準(zhǔn)的任何值。此外，升壓二極管集成在IC中，以最大限度地減小解決方案尺寸和成本。圖 1 示出了 LT3689 的典型應(yīng)用。

圖1.LT3689典型應(yīng)用電路，復(fù)位時間設(shè)置為157ms，看門狗超時周期設(shè)置為182ms。

軟啟動和輸出短路保護(hù)

LT3689 包括一種軟起動功能，用于限制啟動期間的最大浪涌電流和從故障條件中恢復(fù)。軟啟動電路在大約 150μs 內(nèi)將峰值開關(guān)電流限值斜坡上升，從而減小了峰值輸入電流。

DA引腳用于監(jiān)視箝位二極管中的電流。如果開關(guān)周期結(jié)束時的箝位二極管電流高于DA電流限值，則器件會延遲開關(guān)導(dǎo)通，直到箝位二極管電流降至DA電流限值以下。這可在電感器電流失控情況下保護(hù) LT3689，尤其是在具有高輸入電壓和小電感值的高開關(guān)頻率下的輸出過載或短路期間。頻率折返、逐周期電流限制和熱關(guān)斷等其他保護(hù)功能共同確保器件在啟動、過載或短路期間不會因開關(guān)電流過大而損壞。

引腳可選工作模式：低紋波突發(fā)模式操作和脈沖跳躍模式

可通過 SYNC 引腳選擇兩種工作模式。對 SYNC 引腳施加一個邏輯低電平可實現(xiàn)低紋波突發(fā)模式操作，從而在輕負(fù)載下保持高效率，同時保持低輸出紋波。在突發(fā)模式操作中，LT3689 向輸出電容器提供單周期突發(fā)電流，然后是休眠周期。在突發(fā)之間，與控制輸出開關(guān)相關(guān)的所有電路都關(guān)斷，從而降低了V?在典型應(yīng)用中的引腳和 OUT 引腳電流分別僅為 50μA 和 75μA。當(dāng)負(fù)載電流降至無負(fù)載狀態(tài)時，休眠時間的百分比增加，從而降低平均輸入電流。

SYNC上的邏輯高電平禁用突發(fā)模式操作，允許器件在輕負(fù)載時跳過脈沖。與突發(fā)模式操作相比，這種脈沖跳躍模式的優(yōu)勢在于，該器件繼續(xù)以編程頻率（由R設(shè)置）切換。T） 低至非常低的負(fù)載電流，在 15V 時高于 12mA在在典型應(yīng)用中。

可編程欠壓鎖定

LT3689 可通過將 EN/UVLO 引腳拉至低于 0.3V 來實現(xiàn)停機(jī)模式。在停機(jī)模式中，靜態(tài)電流小于 0.5μA。EN/UVLO 引腳還可用于執(zhí)行精確的欠壓鎖定 （UVLO） 功能。電阻分壓器從V開始在引腳可用于利用EN/UVLO引腳的1.26V精確閾值對電路的UVLO閾值進(jìn)行編程。該引腳上還提供一個 4μA 電流遲滯，以允許用戶對所需的電壓遲滯進(jìn)行編程。LT3689 還具有一個內(nèi)部 UVLO，用于防止該器件在 V在引腳始終低于 3.3V（典型值）。該器件僅在V時開始切換在高于 3.4V，EN/UVLO 引腳高于 1.26V 門限。

低壓差

LT3689 對于高于 3V 的輸出電壓具有低壓差。該器件的最小工作電壓由 LT3689 的內(nèi)部欠壓閉鎖或其最大占空比決定。與許多降壓型穩(wěn)壓器不同，LT3689 可通過保持接通多個周期來延長其占空比，前提是升壓電容器的充電功率高于 2.5V 的最小電壓。最終，經(jīng)過幾個開關(guān)周期后，升壓電容放電。內(nèi)部電路檢測到這種情況，并僅在需要時為升壓電容器充電。此外，更大的升壓電容器允許更高的占空比，從而實現(xiàn)極低的壓差操作。5V典型應(yīng)用的壓差電壓在400mA負(fù)載時約為200mV，在900mA負(fù)載時約為800mV。

上電復(fù)位 （POR）

許多基于微處理器的應(yīng)用由開關(guān)穩(wěn)壓器輸出供電，必須在微處理器開始工作之前知道穩(wěn)壓器輸出何時準(zhǔn)備就緒且穩(wěn)定。同樣，一旦運(yùn)行，當(dāng)穩(wěn)壓器輸出降至最小容許閾值以下時，例如在過載或關(guān)斷條件下，必須警告電子系統(tǒng)。這是為了防止不可靠的操作，并允許微處理器在完全斷電之前執(zhí)行內(nèi)務(wù)管理操作。

LT3689 的準(zhǔn)確內(nèi)部電壓基準(zhǔn)和抗毛刺精準(zhǔn) POR 比較器和定時器電路可滿足基于微處理器的應(yīng)用的這些特定需求。開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓必須高于編程值的90%，RST引腳才能保持高電平（參見圖2）。LT3689 在上電、斷電和欠壓條件下置位 RST。一旦輸出電壓升至RST門限以上，可調(diào)復(fù)位定時器即啟動，RST在復(fù)位超時周期后釋放。關(guān)斷時，一旦輸出電壓降至RST門限以下，RST將保持在邏輯低電平。復(fù)位定時器可使用一個外部電容器進(jìn)行調(diào)節(jié)。RST 引腳對 OUT 引腳具有較弱的上拉力。

圖2.LT3689 的上電復(fù)位功能。

POR比較器旨在避免誤觸發(fā)。FB引腳上的高頻噪聲可能會錯誤地使RST跳閘，特別是當(dāng)監(jiān)控輸出已經(jīng)接近復(fù)位門限時。這可能會導(dǎo)致RST引腳出現(xiàn)振蕩行為。解決這個問題的傳統(tǒng)方法是在比較器輸入中添加一些直流遲滯，一旦輸出翻轉(zhuǎn)，閾值就會改變。問題在于，增加直流遲滯會使跳閘電壓精度降低，因為一旦輸出發(fā)生變化，跳變點就會改變。LT3689 不使用遲滯。相反，它對比較器上的瞬態(tài)事件執(zhí)行類似積分的功能。這樣，事件的幅度和持續(xù)時間對于比較器閾值都很重要。圖3顯示了使比較器跳閘所需的典型瞬態(tài)持續(xù)時間與比較器過驅(qū)（占跳閘閾值的百分比）的關(guān)系。

圖3.典型瞬態(tài)持續(xù)時間與 POR 比較器過驅(qū)的關(guān)系。

選擇復(fù)位定時電容器

復(fù)位超時周期可調(diào)，以適應(yīng)各種微處理器應(yīng)用。復(fù)位超時周期，tRST，通過連接C之間的電容器來調(diào)節(jié)波爾引腳和接地。該電容器的值由以下因素決定：

與 C波爾在法拉德和 tRST在幾秒鐘內(nèi)。該 C波爾每毫秒延遲的值也可以表示為 C波爾/ms = 432 （pF/ms）。

離開 C波爾引腳未連接產(chǎn)生大約 25μs 的最小復(fù)位超時，RST 引腳上拉 10kΩ 至 5V。最大復(fù)位超時受最大可用低漏電容的限制。超時周期的精度將受到電容漏電（標(biāo)稱充電電流為2μA）和電容容差的影響。建議使用低漏電陶瓷電容器。

看門狗模式：超時或窗口

LT3689 還包括一個可調(diào)看門狗定時器，用于監(jiān)視微處理器的活動。如果μP中發(fā)生代碼執(zhí)行錯誤，看門狗會檢測到該錯誤并將WDO引腳設(shè)置為低電平。該信號可用于中斷例程或復(fù)位μP。

看門狗在超時或窗口模式下運(yùn)行（參見圖 4）。在超時模式下，微處理器需要在看門狗定時器到期之前切換WDI引腳，以保持WDO引腳高電平。如果WDI引腳上的電壓在編程超時周期內(nèi)沒有轉(zhuǎn)換，則電路將WDO拉低。

圖4.看門狗時序圖。

在窗口模式下，WDI引腳的負(fù)向脈沖必須出現(xiàn)在編程的時間窗口內(nèi)，以防止WDO變低。如果在下邊界周期內(nèi)記錄了兩個以上的下降脈沖（t西德華數(shù)字），WDO引腳被強(qiáng)制為低電平。如果在上邊界周期內(nèi)沒有向WDI引腳提供負(fù)邊沿，則WDO引腳也會變低（t西渡).

在代碼執(zhí)行錯誤期間，微處理器輸出太快或太慢的 WDI 脈沖。這種情況斷言 WDO 低，并強(qiáng)制微處理器重置程序。

在窗口模式下，WDI 信號以正常操作的上限和下邊界周期為界。WDI輸入信號的周期應(yīng)長于窗口模式的下邊界周期，短于上限邊界周期，以在正常情況下保持WDO高電平。窗口模式的下邊界周期和上邊界周期的固定比率為 31。這些時間可以通過調(diào)整C上的外部電容器來增加或減少西德電針。

在兩種看門狗模式下，當(dāng) WDO 被置位時，復(fù)位定時器將啟用。重置計時器運(yùn)行時出現(xiàn)的任何 WDI 脈沖都將被忽略。當(dāng)復(fù)位計時器到期時，允許 WDO 再次回到高電平。因此，如果沒有輸入施加到WDI引腳，則看門狗電路會在WDO引腳上產(chǎn)生一系列脈沖。該脈沖序列的高電平時間等于上邊界周期，低電平時間等于復(fù)位周期。此外，WDO和RST不能同時處于邏輯低電平。如果 WDO 為低電平且存在欠壓鎖定故障，則 RST 變?yōu)榈碗娖?，WDO 將變?yōu)楦唠娖健?/p>

WDE引腳允許用戶打開或關(guān)閉看門狗功能。此功能可用于在工廠中對連接的微處理器進(jìn)行可靠的編程。在微處理器的工廠編程過程中，WDE引腳可以保持高電平，以防止WDO切換，從而防止WDO干擾微處理器的編程過程。

當(dāng)輸出電壓低于調(diào)節(jié)值10%或出現(xiàn)看門狗錯誤時，將WDO和RST引腳連接在一起將產(chǎn)生復(fù)位信號。

選擇看門狗定時電容

看門狗上邊界周期是可調(diào)的，可以針對軟件執(zhí)行進(jìn)行優(yōu)化?？撮T狗上邊界周期通過在C之間連接一個電容來調(diào)節(jié)西德電引腳和接地。給定指定的看門狗上限周期，電容由下式確定：

對于給定電容器，窗口模式下邊界周期與上邊界周期具有固定關(guān)系。下邊界周期與上邊界周期的關(guān)系如下：

離開 C西德電引腳未連接產(chǎn)生約200μs的最小看門狗上邊界周期，在WDO引腳上拉至10V的5kΩ。最大超時受最大可用低漏電容的限制。上下邊界周期的精度受電容漏電（標(biāo)稱充電電流為2μA）和電容容差的影響。建議使用低漏電陶瓷電容器。

結(jié)論

LT3689 的寬輸入范圍、低靜態(tài)電流、監(jiān)控功能、穩(wěn)健性和小尺寸使其成為為汽車和工業(yè)應(yīng)用供電的理想選擇。該器件可承受 60V V在保證最大 V 的瞬態(tài)和正常工作在36V，該器件對浪涌和短路條件具有魯棒性。突發(fā)模式電路可在輕負(fù)載下提供高效率?？删幊涕_關(guān)頻率允許設(shè)計人員在元件尺寸和效率之間進(jìn)行權(quán)衡。LT3689 的準(zhǔn)確 POR 和看門狗電路允許對連接到 LT3689 開關(guān)穩(wěn)壓器輸出的微處理器進(jìn)行完全的監(jiān)控。

審核編輯：郭婷