以高壓反相電荷泵產(chǎn)生低噪聲的正負(fù)電源

介紹

通常需要雙極性電源來操作諸如運算放大器，驅(qū)動器或傳感器之類的電子設(shè)備，但是在負(fù)載點很少有雙極性電源可用。的LTC3260是反相電荷泵（無電感）DC / DC轉(zhuǎn)換器，可以從一個單一的寬輸入產(chǎn)生正和負(fù)電源（4.5V至32V）電源雙低噪聲LDO穩(wěn)壓器。它可以在高效的突發(fā)模式操作和低噪聲恒定頻率模式之間切換，從而使其既適合便攜式應(yīng)用又適合對噪聲敏感的應(yīng)用。LTC3260提供扁平的3mm x 4mm DFN或耐熱增強型16引線MSOP，從而以最少的外部組件提供了緊湊型解決方案。圖1顯示了具有LTC3260的典型12V至±5V應(yīng)用。

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反相電荷泵

LTC3260可以從其電荷泵輸出VOUT的反向輸入電壓提供高達100mA的電流。VOUT還用作負(fù)LDO穩(wěn)壓器LDO–的輸入電源。可以通過單個外部電阻在50kHz至500kHz之間調(diào)節(jié)電荷泵頻率。MODE引腳用于在高效率突發(fā)模式操作或恒定頻率模式之間進行選擇，以滿足低噪聲要求。

恒定頻率模式

RT引腳上的單個電阻設(shè)置電荷泵的恒定工作頻率。如果RT引腳接地，則電荷泵將以500kHz的頻率工作，在該頻率下，開環(huán)輸出電阻（ROL）和輸出紋波得到優(yōu)化，從而在僅幾毫伏峰峰值輸出紋波的情況下提供最大可用輸出功率。

如圖2所示，可以通過降低工作頻率來提高輕載效率，但要以增加輸出紋波為代價。

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較低的工作頻率會產(chǎn)生較高的有效開環(huán)電阻（ROL），但降低的開關(guān)速率也會降低輸入電流，從而在輕載時提高了效率。此外，在相對較重的負(fù)載下，增大的ROL減小了VOUT與LDO之間的有效差-從而減小了負(fù)LDO的功耗。累積的結(jié)果是在高輸入電壓和/或輕負(fù)載的情況下更高的總體效率。降低頻率會增加輸出紋波，如下圖和圖3所示。

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通常，恒定頻率模式適用于即使在輕負(fù)載下也需要低輸出紋波的應(yīng)用，但是通過使用突發(fā)模式操作，可以在輕負(fù)載效率上獲得更大的收益，如下所述。

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突發(fā)模式操作

圖4顯示了突發(fā)模式下電荷泵的輕載效率。突發(fā)模式操作會在恒定頻率模式下增加輸出紋波，但紋波的增加僅占VIN的一小部分，如圖5所示。突發(fā)模式操作是通過將VOUT充電至接近–VIN來實現(xiàn)的。然后，在兩個LDO穩(wěn)壓器均使能的情況下，LTC3260進入一個低靜態(tài)電流睡眠狀態(tài)（約100μA），直到達到突發(fā)磁滯。然后電荷泵喚醒，循環(huán)重復(fù)進行。平均VOUT約為–0.94VIN。隨著負(fù)載的增加，電荷泵會更頻繁地運行以保持輸出穩(wěn)定。如果負(fù)載增加得足夠多，電荷泵將自動切換到恒定頻率模式以保持調(diào)節(jié)。

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雙LDO

LTC3260的LDO（由VIN提供的正LDO調(diào)節(jié)器和由VOUT提供的負(fù)LDO調(diào)節(jié)器）均能夠支持50mA負(fù)載。每個LDO的壓差為300mV，輸出為50mA，并具有一個調(diào)節(jié)引腳，允許通過一個簡單的電阻分壓器來設(shè)置輸出電壓。LDO穩(wěn)壓器可以單獨使能。EN–引腳使能反相電荷泵和LDO–。當(dāng)兩個穩(wěn)壓器均禁用時，該器件僅用2μA的靜態(tài)電流即可關(guān)斷。可以通過在每個旁路引腳上添加一個電容器來過濾LDO參考，以進一步降低LDO穩(wěn)壓器輸出處的噪聲。

結(jié)論

LTC3260從單個正電源產(chǎn)生低噪聲正電源和負(fù)電源。LTC3260具有可選的突發(fā)模式操作，以在電池供電的設(shè)備中實現(xiàn)輕載效率，而在噪聲敏感型應(yīng)用中則具有低噪聲恒定頻率模式。LTC3260的反相電荷泵和雙路LDO穩(wěn)壓器的組合為4.5V至32V輸入的應(yīng)用提供了出色的解決方案。