摘要: 8引脚LTC1622降压DC/ DC控制器旨在帮助系统设计人员以多种方式利用锂离子电池的所有可用能量。
随着制造商推出更多运行这种低电压的部件,对2.5V系统电源的推动继续有增无减。回报是巨大的,特别是对于电池供电的设备,因为较低的电压减少了电力消耗,从而延长了电池更换或充电之间的时间。使用2.5V系统电源,单个锂离子电池的操作变得非常有吸引力,因为它的充电末电压为2.7V,与NiCd和NiMH相比,它具有最多的单位体积能量。
8引脚LTC1622降压DC/DC控制器旨在帮助系统设计人员以多种方式利用锂离子电池的所有可用能量。其宽工作输入电压范围(2.0 v至绝对最大10V)和100%占空比允许低差,最大限度地从电池中提取能量。该部件的低静态电流为400µA,关机电流为15µA,可延长电池寿命。用户可选择的突发模式操作提高了低负载电流下的效率。
对于便携式应用,板空间是一个溢价,theLTC1622工作在550kHz的恒定频率,可以同步到高达750khz的频率。高频操作允许使用小型电感器,使该部分成为通信产品的理想选择。LTC1622采用微小的8引脚MSOP封装,提供完整的电源解决方案,同时只占用很小的面积。
LTC1622采用脉宽电流模式架构,提供出色的交流和直流负载和线路调节。感应电流的峰值由外部传感器电阻设定。这使得设计可以针对每个应用程序进行优化。软启动引脚允许LTC1622轻轻地上电。
LTC1622的详细介绍
LTC1622是一种恒频、脉宽调制、电流模式开关稳压器。在正常操作中,外部p沟道功率MOSFET在振荡器设置锁存时每个周期打开,当电流比较器重置锁存时关闭。电流比较器复位锁存时的峰值电感电流由I(TH)引脚上的电压控制,该引脚是误差放大器的输出g(m)。连接在V(OUT)和地之间的外部电阻分压器允许g(m)接收输出反馈电压V(FB)。当负载电流增加时,它导致V(FB)相对于0.8V参考值略有下降,这反过来又导致它们的i (TH)电压增加,直到平均电感电流与新负载电流匹配。(有关更详细的描述,请参阅tc1622数据表。)
R(SENSE)的值是根据所需的输出电流选择的。LTC1622电流比较器的最大阈值为100mV/R(SENSE)。电流比较器阈值设置电感电流的峰值,产生的最大平均输出电流等于峰值减去峰对峰电感纹波电流的一半。对于占空比高的应用(>80%),传感器电阻器的值被设置为大约50mV/I(OUTMAX),以考虑斜率补偿的影响。在短路条件下,振荡器的频率将降低到120khz左右。这种低频率允许电感电流安全地放电,从而防止电流外流。
LTC1622包括对输出过压调节器瞬态的保护。过压比较器监测输出电压,并在反馈电压上升到基准电压(0.8V)以上8%时强制关闭外部MOSFET。
突发模式操作
LTC1622的突发模式操作在低负载电流下启用,只需将SYNC/ Mode引脚连接到V(IN)或让其浮动即可。在这种模式下,电感的最小峰值电流被设置为0.36V/R(SENSE),即使I(TH)引脚的电压指示较低的值。如果电感的平均电流大于负载要求,则其i (TH)引脚的电压将随着V(OUT)轻微上升而下降。当I(TH)电压低于0.12V时,产生睡眠信号,关闭外部MOSFET。负载电流现在由输出电容支持。当i (TH)电压高于0.22V时,LTC1622将恢复正常工作。对于频率敏感型应用,通过将SYNC/MODE引脚连接到地来抑制BurstMode操作。在这种情况下,恒频操作将在较低的负载电流和较低的输出纹波下保持。如果负载电流足够低,将发生周期跳变以维持调节。
频率同步
LTC1622可以由高达750kHz的时钟信号外部驱动。当反馈电压低于0.3V时,同步被抑制。这样做是为了防止短路条件下电感电流的积聚。当LTC1622由外部时钟驱动时,突发模式操作被抑制。
欠压锁定和降压操作
LTC1622集成了欠压闭锁电路。当输入电压降至2.0V以下时,大部分LTC1622电路将关闭,将静态电流从400 μ A降低到几微安,并迫使外部mosfet关闭。
当输入电压降至输出电压附近时,LTC1622能够将外部p沟道MOSFET连续(100%占空比)打开。在压差中,输出电压由输入电压减去MOSFET、感测电阻和电感电阻上的压降决定。
运行/软启动销
RUN/SS引脚是一个双功能引脚,提供软启动功能和关闭tc1622的手段。内部电流源给外部电容器充电。当Run/SS引脚上的电压达到0.65 v时,LTC1622开始工作。随着RUN/ ssv上的电压继续从0.65 v线性增加到1.8V,内部电流限制也成比例地增加。电流限制从0A (atV(RUN/SS) = 0.65V)到0.10V/R(SENSE) (V(RUN/SS) >1.8 v);因此,该引脚可用于电源排序。
2.5 v / 1.5 astep-down调节器
使用theLTC1622的典型应用电路如图1所示。该电路在2.5 v电压下提供1.5A负载,输入电压在2.7 v到8.5V之间。选择0.03欧姆感测电阻以确保电路在低输入电压下能够提供1.5A。此外,由于电路在低至2.7V的输入电压下工作,因此使用了亚逻辑阈值MOSFET。电路以内部设定的550kHz频率工作。选用4.7µH电感,使电感的电流在低负载电流的突发期间保持连续。对于低输出电压,使用低ESR电容(100毫欧)。
图1所示 LTC1622的典型应用:2.5V/1.5A转换器。
效率的考虑
图1电路的效率曲线如图2和图3所示。图2显示了启用了突发模式的效率,而图3显示了突发模式失败的效率。请注意,在低负载电流下,突发模式操作的效率更高。然而,在较低的负载电流下,使用突发模式操作仍然可以实现恒频率操作。效率曲线上的扭结表示从突发模式操作的过渡。
图2 图1电路的效率与负载电流(启用突发模式)。
图3 图1电路的效率与负载电流(突发模式禁用)。
图1的组件经过精心选择,以使用最小的电路板空间提供输出功率。在选择组件时,效率也是一个主要考虑因素,如图2和图3所示。图4和图5显示了负载阶跃从50mA到1.2A时V(OUT)的瞬态响应。图4已启用突发模式,而图5已击败它。请注意,输出电压纹波(在照片的中间部分)在突发模式操作时比在50mA负载电流下禁用突发模式时更高。
图4 瞬态响应与突发模式启用;负载步进= 50mA至1.2A。
图5 抑制突发模式的瞬态响应;负载步进= 50mA至1.2A。
需要更好的瞬态响应的应用程序可以使用图6中的电路,其组件是专门为该需求选择的。图7和图8分别显示了使用和不使用BurstMode操作时的响应。请注意,瞬态响应已得到显著增强。然而,这是以在低负载电流下略微降低效率为代价的,如图9和10的效率曲线所示。
图6 改进瞬态响应的2.5V/1.5A变换器。
图7 瞬态响应与突发模式启用;负载步进= 50mA至1.2A。
图8 抑制突发模式的瞬态响应;负载步进= 50mA至1.2A。
图9 图6电路的效率与负载电流(启用突发模式)。
图10 图6电路的效率与负载电流(突发模式禁用)。
结论
虽然LTC1622采用8引脚MSOP,但它具有其他DC/DC转换器通常没有的功能。它在低至2.0V的输入电压下工作的能力使其对单锂离子电池供电的应用具有吸引力。突发模式和100%占空比等功能确保电池的能量得到有效利用,并将电荷提取到最后一个库仑。对于由开关调节器产生的噪声可能会带来麻烦的电信产品,可同步的LTC1622可以在恒定频率下工作,使噪声成为系统设计人员的非问题。
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