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高效,灵活的升压转换器适合充电泵足迹

来源:analog 发布时间:2024-01-08

摘要: LTC3459是一款小型同步升压转换器,解决了传统升压转换器中的许多问题。

手持设备通常使用低功率升压DC/DC转换器为显示器、led和I/O电路供电,或为备用电源充电。电容式电荷泵或基于电感的升压转换器是升压转换的两种最常见的解决方案,每种方案都有一定的优点和权衡。电荷泵转换器提供了一种简单、紧凑的解决方案,但它的V(IN)到V(OUT)比率范围有限,例如3.3V到5V。传统的升压转换器提供更高效的操作和更大的升压比范围,但升压解决方案通常占用更多空间,并且诸如涌流和短路保护等系统问题通常通过增加外部电路来解决。

LTC3459是一款小型同步升压转换器,解决了传统升压转换器中的许多问题。LTC3459提供突发模式操作,在轻负载下效率高,设计简单(无补偿网络)。内部MOSFET开关节省空间,通过控制启动时的涌流来保护电路,并且足够坚固,可以在输出处连续短路时存活。当LTC3459关闭时,输出与输入断开,从负载中去除电压并减少电池的损耗。

溶液尺寸小

图1显示了一个包含完整LTC3459 ThinSOT解决方案的演示板。输入和输出电容器,用于最小化电源轨道上的电压纹波,是0603 X5R陶瓷。由于转换器以约75mA的低峰值电流运行,因此选择村田公司的0805微型电感来保持类似于电荷泵的足迹。外部反馈电阻和一个可选的前馈电容垫完成设计。所得溶液尺寸约为30mm(2)。


图1所示。典型的解决方案尺寸与LTC3459 ThinSOT 升压转换器。

效率及工作范围

LTC3459的输入电压范围为1.5V至5.5V,输出可编程至10V。该IC可以将V(OUT)调节到V(IN)以下,这是电池供电设备的一个重要考虑因素。转换器的设计是为了保持良好的效率在锂离子电池范围(2.7V至4.2V)或2电池碱性输入(2.0V至3.3V)。

图2显示了一个应用,其中LTC3459用于为有机LED显示器(OLED)提供7V, 50mW的偏置。V(OUT)纹波(交流耦合)和电感电流波形如图3所示,其中图4显示了该应用在2V-5.5V输入时的效率。使用两个22µH村田电感器测量效率:一个来自LQH2MC系列(如图1所示),一个来自LQH32CN系列的稍大的电感器。较大的电感提供了约5%的效率更好,由于较低的直流电阻和损耗在核心。由于LTC3459使用突发模式工作,只有10µA的静态电流,因此图4所示的效率在负载电流低至100µA时相对恒定。如果最小输入电压增加到3V,在这种应用中可以支持100mW的负载。


图2。从2V-5.5V输入为7V 50mW OLED供电。


图3。用于OLED应用的V(OUT)纹波和电感电流。


图4。两种电感在7V, 50mW负载下的OLED效率比较。

给SuperCap充电

LTC3459的输出断开功能允许在启动期间或V(OUT)小于V(in)时控制峰值电流。这使得LTC3459成为为备用电源(如SuperCap )充电的理想人选。图5显示了一个应用程序,其中LTC3459用于从3.3V或电池输入为2F, 5V的超级电容充电。一旦SuperCap充电到5V,如果主电源被移除,它可以用来备份3.3V供电轨(在本例中通过LTC1844-3.3 VLDO)。


图5。使用LTC3459和LTC1844的基于超级电容的备份电源。

LTC3459在此应用程序中的操作取决于V(in)和V(OUT)的电平。当V(OUT)小于约3.5V时,内部同步p沟道MOSFET整流器的主体连接到V(IN)(形成PNP晶体管),当电流传递到负载时,SW引脚上升V(be)高于V(IN)。虽然这种工作模式的效率较低,但对SuperCap的电流进行了控制,防止了浪涌电流的任何破坏性影响。当V(OUT)大于3.5V时,正常升压模式工作和效率开始,p沟道MOSFET作为同步开关。充电期间的平均输入电流约为50mA,而输送到SuperCap的电流随占空比而有所不同。一旦SuperCap充电到5V, LTC3459开始调节,输入电流减少到支持SuperCap负载和/或自放电所需的量。

结论

LTC3459在不影响灵活性和效率的情况下简化和缩小了传统升压转换器。该器件本身解决了典型的升压转换器设计问题,如输出断开、浪涌电流限制和短路保护。LTC3459的宽输入电压范围使其与许多不同的电池源兼容,其输出电压可以编程,以满足各种应用的要求。


SuperCap是Baknor Industries的注册商标

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