微型电流模式升压DC/DC变换器

    Linear公司为便携和分布电源系统的升压变换推出4款微型开关稳压器IC- LTC3401/LTC3402/LTC1872/LT1619(见表1)。

表1 4款微型升压变换器

    *取决于输入和输出电压,**外部开关晶体管

    表1中的每一款开关稳压器都工作在电流模式,具有优异的负载调整和瞬态响应。它们具有逐周期电流限制、欠压锁定、自适应补偿、抗冲击激励电路等特性。根据负载要求,当输出轻载时为保持高效率,每一开关稳压器自动进入Burst ModeTM工作(LTC3401和LTC3402是用户可选择的)。

开关频率3MHz效率97%输入小于1V的变换器

    LTC3401和LTC3402从单节锂离子或碱性电池可分别提供高达500mA和1A稳压输出,图1示出从两节电池变换为3.3V(1A)的升压变换器电路。

    LTC3401和LTC3402主要特性有:高达3MHz开关频率、97%效率、小于1V的输入。它们能为单节同步升压变换器提供最高的功率密度,在只有0.05in2面积内提供高达5W的稳压输出。它们所具有的微型尺寸、高效率和宽输出电流范围特别适合于寻呼机、无绳电话、GPS接收机和手持仪器的应用要求。

    为了达到高效率每个开关稳压器都包含一个0.16ΩN－沟道MOSFET开关晶体管和一个0.18Ω同步整流器。LTC3402能给出高达1A的负载电流(2A开关电流),效率为95%,而耗电只有38μA(在Burst Mode工作)。LTC3401是具有500mA输出能力的类似器件。

    用一个定时电阻器可编程300KHz~3MHz开关频率,以使电路达到最佳的RFI抑制和最高效率。为了改善敏感的音频和IF频段的开关谐波抑制,LTC3401或LTC3402振荡器可同步外部时钟。在同步期间或当MODE/SYNC引脚为低态时,禁止Burst Mode工作,以防止来自低频波纹的干扰。

    LTC3401和LTC3402设计为在0.85V输入电压(典型值)下启动。一旦启动,IC工作靠Vout而不是Vin。在该点,内部电路不依赖于输入电压,因而不需要大的输入电容器。输入电压可降到低于0.5V而不影响工作,从而在低电压下电源能提供足够的能量。

输出4A开关频率550KHz的变换器

    LTC1872这一款电流模式升压DC/DC控制器,其工作频率550KHz、输入电压范围2.5V~9.8V、负载电流高达2A。图2 为3.3V 到5V的升压变换器电路。其应用包括1和2节锂离子电池供电的便携装置,如PDA、GPS系统和网络系统用的板级升压变换。

    此器件的高工作频率可使电感器和电容器的数值和大小减小,使设计可封装在小于110mm2的面积内。270μA低工作电流、8μA关闭电流和高达90%的效率都有助于延长电池使用寿命。LTC1872保证输出电压精度± 2.5%。输出出电压只受外部元件性能的限制。为避免N-沟MOSFET工作在低于安全输入电压电平之下,该器件具有欠电压锁定特性。当输入电源电压低于2V时,关断N-沟MOSFET和控制器,而欠压电路仍在工作(它只耗电几微安)。

输出10A效率90%输入范围1.9~18V的变换器

    LT1619是一款固定频率电流模式控制器,用它可以最少的外部元件实现升压、SEPIC和反激变换器。图3为高效率的3.3V到5V的DC/DC变换器电路。

    在重负载条件下保持高的转换效率是靠50mV电流感测电压。这种低值电压降低了在感测电阻上的能量损耗。Burst Mode工作保持轻载条件下的高效率。工作频率一般为300KHz,也可以同步到高达500KHz外部时钟。器件无载静态电流为140μA,关闭电流为15μA。在图3的升压变换器电路中,若最小输入电压不足以完全放大功率MOSFET,则器件引脚(DRV)可连接到变换器输出。DRV引脚也可以输入或从分立的电源供电。

    LT1619不仅仅局限于低输出电压源。它也适合于SLIC(用户线路接口电路)电压产生,如电信系统中5V到-48V变换和汽车系统中SEPIC(单端初级电感变换器)变换(输入范围4V~28V)。

1.2MHz升压开关稳压器

    LT1930是SOT-23封装的开关稳压器。它采用恒定频率、内部补偿、电流模式PWM结构。1.2MHz开关频率和集成1A开关晶体管使其能给出高电流输出并可采用微型、低成本陶瓷电容器和小型电感器。LT1930输入电压范围2.6V～16V。

    图4是采用LT1930的3.3V到5V的升压变换器,此电路可提供480mA的输出电流。在负载电流60mA~450mA范围,其效率保持83%以上。此电路的最大输出电压纹波为40mVp-p。

    图5是LT1930另一典型应用,5V到12V升压变换器。此电路提供300mA输出电流,效率高达87%。此电路的最大输出电压纹波为60mVp-p。

    LT1930是业内最高功率SOT-23开关稳压器。它除用于升压变换器外,还可以用于SEPIC和反激变换器设计。