LTC3260反相電荷泵DC/DC轉(zhuǎn)換器的電源效率與噪聲解決方案

簡(jiǎn)介

通常需要雙極性電源來(lái)操作運(yùn)算放大器，驅(qū)動(dòng)器或傳感器等電子元件，但在負(fù)載點(diǎn)很少有雙極性電源。 LTC3260是一款反相電荷泵（無(wú)電感）DC / DC轉(zhuǎn)換器，具有雙低噪聲LDO穩(wěn)壓器，可通過(guò)單個(gè)寬輸入（4.5V至32V）電源產(chǎn)生正負(fù)電源。它可以在高效突發(fā)模式操作和低噪聲恒定頻率模式之間切換，使其對(duì)便攜式和噪聲敏感應(yīng)用具有吸引力。 LTC3260采用扁平3mm x 4mm DFN或耐熱增強(qiáng)型16引腳MSOP封裝，采用緊湊型解決方案，外部元件極少。圖1顯示了采用LTC3260的典型12V至±5V應(yīng)用。

反相電荷泵

LTC3260可提供高達(dá)100mA的電流電荷泵輸出端的反相輸入電壓V OUT 。 V OUT 也可用作負(fù)LDO穩(wěn)壓器LDO - 的輸入電源。電荷泵頻率可通過(guò)一個(gè)外部電阻在50kHz至500kHz之間調(diào)節(jié)。 MODE引腳用于在高效突發(fā)模式操作或恒定頻率模式之間進(jìn)行選擇，以滿(mǎn)足低噪聲要求。

恒定頻率模式

RT引腳上的單個(gè)電阻設(shè)置電荷泵的恒定工作頻率。如果RT引腳接地，則電荷泵工作在500kHz，其中開(kāi)環(huán)輸出電阻（R OL ）和輸出紋波得到優(yōu)化，允許最大可用輸出功率，峰值只有幾毫伏 - 峰值輸出紋波。

通過(guò)降低工作頻率可以提高輕負(fù)載效率，如圖2所示，但是會(huì)增加輸出紋波。

較低的工作頻率產(chǎn)生較高的有效開(kāi)環(huán)電阻（R OL ），但降低的開(kāi)關(guān)速率也會(huì)降低輸入電流，從而提高輕負(fù)載時(shí)的效率。此外，在相對(duì)較重的負(fù)載下，增加的R OL 降低了V OUT 和LDO - 之間的有效差異 - 降低了負(fù)值的功耗我愿意。累積結(jié)果是在高輸入電壓和/或輕負(fù)載下更高的整體效率。降低頻率會(huì)增加輸出紋波，如下面的表達(dá)式和圖3所示。

通常，恒定頻率模式適用于要求低輸出紋波的應(yīng)用即使在輕負(fù)載條件下，也可以通過(guò)使用突發(fā)模式操作獲得輕負(fù)載效率的進(jìn)一步提升，如下所述。

突發(fā)模式操作

< p>圖4顯示了突發(fā)模式操作中電荷泵的輕載效率。突發(fā)模式操作會(huì)增加恒定頻率模式下的輸出紋波，但紋波的增加僅占V IN 的一小部分，如圖5所示。突發(fā)模式操作通過(guò)對(duì)V 充電來(lái)實(shí)現(xiàn)OUT 接近-V IN 。然后，LTC3260進(jìn)入低靜態(tài)電流睡眠狀態(tài)，在啟用兩個(gè)LDO穩(wěn)壓器時(shí)約為100μA，直到達(dá)到突發(fā)滯后。然后電荷泵喚醒并重復(fù)循環(huán)。平均V OUT 約為-0.94V IN 。隨著負(fù)載的增加，電荷泵運(yùn)行更頻繁，以保持輸出穩(wěn)定。如果負(fù)載增加足夠，電荷泵會(huì)自動(dòng)切換到恒定頻率模式，以保持穩(wěn)定。

雙LDO

兩個(gè)LTC3260的LDO - 從V IN 提供的正LDO穩(wěn)壓器，以及從V OUT 提供的負(fù)LDO穩(wěn)壓器 - 都能夠工作支持50mA負(fù)載。每個(gè)LDO的壓差為300mV，輸出為50mA，并具有調(diào)節(jié)引腳，允許通過(guò)簡(jiǎn)單的電阻分壓器設(shè)置輸出電壓。 LDO穩(wěn)壓器可以單獨(dú)啟用。 EN - 引腳使能反相電荷泵和LDO - 。當(dāng)兩個(gè)穩(wěn)壓器都被禁用時(shí)，該器件僅以2μA的靜態(tài)電流關(guān)斷。可以通過(guò)在每個(gè)旁路引腳上添加一個(gè)電容來(lái)對(duì)LDO基準(zhǔn)電壓進(jìn)行濾波，以進(jìn)一步降低LDO穩(wěn)壓器輸出的噪聲。

結(jié)論

LTC3260產(chǎn)生低噪聲正負(fù)電源來(lái)自單一的正電源。 LTC3260具有可選的突發(fā)模式操作，可實(shí)現(xiàn)電池供電設(shè)備的輕載效率，或低噪聲恒定頻率模式，適用于噪聲敏感應(yīng)用。 LTC3260的反相電荷泵和雙LDO穩(wěn)壓器的組合為4.5V至32V輸入的應(yīng)用提供了優(yōu)雅的解決方案。