对于许多电池供电的便携式应用来说，一个共同的挑战是在输入源上方或下方创建一个可调节的输出电压。传统的降压升压方法，如双电感SEPIC转换器或级联稳压器，在大多数便携式设备中都是不可接受的，因为它们的解决方案尺寸大，效率低。体积更小的集成电荷泵解决方案可以在降压和升压工作之间切换，但电荷泵只有在少数工作电压下才能获得良好的效率，而在其他工作电压下效率会下降到50%以下。另一种紧凑而简单的方法放弃了一部分电池容量，只使用降压(降压)解决方案，但当大部分电池容量没有被使用时，这些优势很难证明是合理的，比如使用某些锂离子化学物质和3.3V输出，或者使用两个碱性电池和3.0V或2.5V输出。

LTC3531是一款单电感200mA降压-升压转换器，可在1.8V至5.5V的宽输入电压下产生稳压输出电压，同时保持高效率。它非常适合需要很小的总解决方案尺寸的低功耗应用。LTC3531可提供固定输出[3.0V或3.3V]或可在2.0V至5.0V之间设置的可调输出。固定输出版本只需要两个小型陶瓷电容器，一个微型电感器和ThinSOT IC。该部分的所有版本都采用热增强的3mm × 3mm DFN封装。LTC3531演示板的照片如图1所示。

从嘈杂的USB电缆产生干净的5V

当源阻抗和负载瞬变的组合导致噪声和电压下降时，从USB电缆或墙壁适配器产生干净的5V输出可能是一个挑战。USB线电压范围为5.25V ~ 4.35V，输入端最大允许去耦电容为10μF。图2中标记为“V(IN)”的走线显示了4.7μF输入电容和来自通电器件的100mA负载步进时可能发生的情况。LTC3531使用22μF V(OUT)电容产生干净的5V输出(V(OUT))，峰值纹波小于100mV。V(IN)和V(OUT)在图2中以500mV /分路直流对齐，显示噪声和电压下降的显著改善。电感电流也显示在升压(V(in) <V(OUT))和buck-boost (V(IN) × V(OUT))模式。

USB转5V应用的完整原理图如图3所示，以及效率和功耗随负载电流的变化曲线。LTC3531工作在突发模式下，只有20μA的静态电流，在几十年的负载电流下提供高效率。当工作在5V时，所有四个开关的R(DS(ON))约为0.5欧姆，在更高负载电流下提供>90%的效率。

最大化3.3V的锂离子容量

与直降压转换器相比，LTC3531在从锂离子输入源提供3.3V输出时允许更低的输入电压工作。焦炭和石墨阳极锂离子电池的典型容量曲线如图4所示。焦炭型的截止电压较低，为2.5V，而石墨型的放电曲线较平坦，截止电压为3.0V。固体锂聚合物电池的放电曲线与石墨相似。

在较高的负载电流下，锂离子电池的等效串联电阻(ESR)会在终端产生额外的电压降。更糟糕的是，电池保护电路增加了额外的串联电阻，并且随着电池放电，ESR的影响降低了系统效率。为了保证3.3V输出，降压设计可能需要使用3.5V或3.6V的截止电压。这意味着焦炭电池的容量损失约为45%，石墨电池的容量损失约为20%，两者都显著减少了运行时间。此外，虽然石墨或聚合物电池因其平坦的放电曲线而更受欢迎，但具有更大单位体积容量的新化学物质正在崭露头角，其预期的放电曲线类似于焦炭阳极。

LTC3531的宽输入电压范围允许从所有锂离子化学物质，两个或三个碱性电池或5V电源(如USB)产生调节的3.3V。LTC3531根据V(IN)和V(OUT)之间的电压差自动在降压、4开关(降压升压)和升压模式之间转换。图5显示了一个3.3V的应用电路，以及100mA负载下的效率与输入电压的关系。最大负载电流能力与输入电压(V(OUT) = 3.3V)的关系如图6所示。正如预期的那样，效率和负载电流能力随输入电压的降低而降低。

3.0V闪存应用从两个碱性电池

便宜的MP3播放器和其他相对低容量、低成本的便携式设备通常用闪存和一次性碱性锂离子电池取代硬盘驱动器(HDD)——这很适合LTC3531。一个完整的原理图为两个电池碱性到3V闪存电源如图7所示。新碱性电池的效率高于80%，耗尽电池的效率高于70%。请注意，在这种应用中，总体效率较低(相对于锂离子应用)，因为开关的驱动电压较低——开关R(DS(ON))随着驱动电压的降低而增加。该部件的可调版本可用于为电压较低的闪存(即2.5V)供电，具有类似的性能结果。

闪存的峰值电流需求通常低于HDD，因为没有磁盘旋转，但是在访问内存时仍然会发生负载瞬态。LTC3531对10mA-100mA负载步长的响应如图8所示。突发模式 操作提供了快速瞬态响应，因为没有补偿回路。峰间电压纹波加负载阶跃低于50mV，输出电容为47μF。输出电压纹波在输入电压上保持相当恒定。一半的输出电容(22μF)导致大约两倍的负载阶跃加电压纹波(100mV)。

总结

LTC3531为低电流便携式应用提供了简单、紧凑的降压升压解决方案。一个完整的解决方案，1毫米高，可以容纳在一个35毫米(2)的足迹。该部件在广泛的输入电压和负载电流范围内保持高效率，延长电池运行时间，同时提供灵活性，以解决许多设计，如2电池碱性，USB和当前或新兴的锂离子化学。