微型电流模式升压DC_DC变换器

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

其中，*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)。

1> 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 0.05 in2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。

2> 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)。

3> 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)。

如图(3)LT1619的应用电路。它是电流控制器，在外接很少元件时，可以作为升压、电感式单端变换器和回扫变换器。LTl619的外接元件少、体积小、效率高，可将输入电压3.3V变换为输出5V/2.2A。在重负载时。其变换效率高于其他变换器，电流检测电阻上的电压降仅为5OmV，电阻的功率损耗非常小，从而提高了变换效率。轻负载时，工作在碎发方式，保持了较高的变换效率。典型工作频率为300kHZ，与外部时钟同步工作时，工作频率可达到5OOkHZ。空载电流为14OμA，而待机电流仅为15μA。

内部栅极驱动电路可使低端N沟道MOSFET的栅极总电荷达到6OnC。为了便于设计，可将栅极驱动器的高端电源加在DRV引脚上。对于升压变换器，若主输入电压不能足够驱动功率MOSFET，则可将变换器的输出接到DRV引脚上进行供电。DVR引脚也可以接输入电源或采用单独电源供电。

LT1619不仅用于低输出电压电源，也可用于高电压发生器、其他远程通信系统中-48~5V的变换器、自动化系统中4~28V的电感式单端变换器等。它还可外接几个元件作为跟踪式高压输入电源，如36~72V的遥控电源。

4> 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。LT1930内置1A、36V开关，从而允许在很小的占板面积上产生大的电流输出。LT1930的工作频率为1.2MHz，允许使用小型、低成本和高度较低的电容器和电感器。采用这些器件构成占板面积接近十分之一平方英寸的完整稳压器解决方案。多个输出电源实现了每个输出电压的单独稳压，取代了采用单个稳压器和定制变压器的笨重调整方法。

LT1930内置的高压开关标称值为36V，使得该器件非常适合构成高达34V 的升压变换器、单端主电感变换器( SEPIC)和回扫变换器设计。LT1930能够从3.3V的电源上产生SV/480mA的输出，或者在SEPIC设计中从四节碱性电池产生5V/300mA的输出。LT1930具有宽输入范围：2.6～16V，低停机电流：<1μA，扁平外形(lmm) ThinSO封装，并与LT1613引脚兼容。

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。