摘要: LT1934是一个带有内部400mA电源开关的微功率降压调节器。它提供高达300mA的输出电流,同时仅消耗12 μ A的静态电流,这对于必须使用原电池运行多年的电池供电应用来说是一个重要特性。
LT1934是一个带有内部400mA电源开关的微功率降压调节器。它提供高达300mA的输出电流,同时仅消耗12 μ A的静态电流,这对于必须使用原电池运行多年的笔记本电脑备用电源或远程仪器等始终使用电池供电的应用来说是一个重要特性。其宽输入电压范围为3.4V至34V,适用于各种电源,包括24V工业电源,汽车电池和无规壁变压器。
图1显示了一个3.3V/250mA的电源,接受从4.5V到34V的输入。输出稳压,空载时,V(in) = 24V时输入电流小于15µA。当LT1934通过拉入置于关断模式时,输入电流降至小于1µASHDN地面。的SHDN如果不使用关机模式,引脚可以绑在V(IN)上。连接到BOOST引脚的电容和二极管提供高于V(IN)的偏置电压,以便使内部NPN功率开关完全饱和,从而在整个输入电压范围内保持高效率。
LT1934采用突发模式 操作,具有低静态电流,可在宽负载电流范围内实现高效率,如图1b所示。内部比较器监控FB引脚的电压。当这个引脚的电压高于1.25V时,LT1934处于休眠模式,只有参考和反馈比较器偏置。在这种状态下,V(In)引脚电流为12µA。当负载电流使输出电容放电时,FB引脚电压降至1.25V以下,比较器使能内部振荡器和驱动电路。LT1934开关的固定关断时间为1.8µs,在向输出输出功率时,将电感器的峰值电流限制在400mA。图2显示了图1a中电路的工作波形。输出电压纹波小于50mV(P-P)。图3a显示了一个从6.5V-34V输入产生5V的电路。图3b显示了该电路的效率。
LT1934的精确、快速、逐周期限流使开关和电感电流始终处于控制之下。此外,当输出电压低于编程输出电压时,故障情况下1.8µs的关断时间可以延长。这确保了LT1934可以处理短输出。
LT1934-1与LT1934相同,只是电流限制为120mA。LT1934-1可用于最大负载电流为60mA的应用中。这种较低的电流限制允许功率元件(电感和输入输出电容器)与应用之间更好地匹配,从而使电路尺寸更小。输入纹波也较低,降低了噪声,简化了输入滤波。当电源具有高输出阻抗时,LT1934-1可能是更好的选择,例如4mA-20mA回路,具有高内阻的长寿命原电池或具有长电缆的远程电源。低最大开关电流也有助于设计本质安全系统,这些系统对存储能量有限制,并且需要与外部连接串联的限流电阻。图4显示了使用LT1934-1实现的3.3V电源。
图5中的电路是一个完整的单节锂离子电池充电器,其输入电压为7V至28V,充电电流为350mA。这个充电器不需要微控制器。当给电路通电时,开始一个充电周期,当电池电压达到4.2V,充电电流下降到标称充电电流的十分之一时,充电结束。
LT1934作为LTC4052-4.2脉冲充电器的限流5V预稳压器。LTC4052监测电池电压并拉出CHRG引脚低,表示电池正在充电。
如果该电压小于2.5V, LTC4052施加24mA涓流充电,LT1934在C1上保持5V。
当电池电压高于2.5V时,LTC4052进入快速充电模式,在其SENSE和BAT引脚之间打开内部n沟道FET开关。这将LT1934的输出连接到电池。当C1两端的电压降至电池电压时,LT1934限制其输出电流,以350mA给电池充电。由于FET完全开启,耗散的功率很少,充电电路在整个充电周期内保持高效率。
当电池电压达到4.2V时,LTC4052关断开关100ms。如果在此期间电池电压降到4.2V以下,则开关至少闭合400ms。以这种方式,LTC4052调制350mA电流源的占空比。当该占空比降至10%时,LTC4052指示电池已接近充电CHRG引脚到弱40µa的下拉。脉冲充电继续进行,直到LTC4052中的计时器在三小时后停止充电循环CHRG引脚进入高阻抗状态。如果由于负载电流导致电池电压低于4.05V,则LTC4052重新进入快速充电模式。
如果移除输入电源,LTC4052隔离LT1934的电路,并将电池负载降低到小于1µA。二极管D3提供反向输入保护。
LT1934通过将L1的峰值电流限制在400mA来调节其输出电流。充电电流等于L1的平均电流,取决于输入和输出电压,如图6所示。除了这些变化之外,由于LT1934的限流和关断时间以及L1值的变化,预计标称充电电流会有大约±15%的变化。
除了指示充电状态外,LTC4052还提供了一个AC-present标志,表明充电器已通电。类似的器件LTC1730可用于提供其他功能,包括用于监测电池温度的热敏电阻接口和可用于重新初始化充电周期计时器的关闭引脚。
这款锂离子充电器仅使用表面贴装设备,不需要散热片,其宽输入电压范围接受各种电源,包括不调节墙壁变压器,汽车电池和24V工业电源。充电器是完全独立的,不需要微控制器编码。另一方面,它的充电状态和交流引脚通过led或通过几个数字I/O引脚向微控制器提供有用的信息,使其易于集成到电池供电的系统中。
陶瓷电容器的小尺寸,坚固性和低阻抗使其成为LT1934和LT1934-1电路的输入旁路电容器的有吸引力的选择。然而,如果LT1934插入通电电源,这些电容器可能会导致问题。(1)低损耗陶瓷电容器与杂散电感串联在电源上形成欠阻尼槽电路,LT1934的V(in)引脚处的电压可能会响至标称输入电压的两倍,可能超过LT1934的额定值并损坏部件。如果输入电源控制不佳或用户将LT1934插入通电电源,则应设计输入网络以防止这种超调。
图7显示了LT1934电路通过6英尺24号双绞线连接到24V电源时产生的波形。第一张图是在输入端使用2.2µF陶瓷电容器时的响应。输入电压高达35V,输入电流峰值为20A。阻尼槽电路的一种方法是在电路中添加另一个带串联电阻的电容器。图7b中增加了一个铝电解电容。该电容的高等效串联电阻阻尼电路并消除电压超调。额外的电容改善了低频纹波滤波,可以略微提高电路的效率,尽管它可能是电路中最大的组件。另一种解决方案如图7c所示。一个1欧姆电阻与输入串联,以消除电压超调(它也降低了峰值输入电流)。0.1µF电容改善高频滤波。这种解决方案比电解电容器更小,更便宜。对于高输入电压,其对效率的影响是次要的,从24V满负荷运行时5V输出的效率降低不到0.5%。
电压超调随着输入电容的减小而恶化。图7d显示了1µF陶瓷输入电容,输入振铃高于40V时的热插拔响应。LT1934-1可以承受更大的输入电阻,如图7e所示,其中4.7欧姆电阻阻尼瞬态电压,大大减少了24V电源上的输入电流故障。
LT1934的34V输入范围和短路稳健性使其成为小型工业系统的理想选择。它提供高达300mA的输出与全表面贴装电路,不需要散热片。集成的电源开关,SOT-23封装和高频操作导致一个非常小的稳压器,需要不到一平方厘米的PCB面积。在整个负载范围内,效率很高,12µA的静态电流延长了电池寿命。
笔记
1. 完整的讨论见线性技术应用说明88。
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