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三路输出3.3V, 5V, 12V高效笔记本电源的技术方案

来源:analog 发布时间:2024-01-22

摘要: LTC1142是一款双5V和3.3V同步降压开关调节器控制器,具有自动突发模式操作,可在低输出电流下保持高效率。

新型LTC1142是一款双5V和3.3V同步降压开关调节器控制器,具有自动突发模式 操作,可在低输出电流下保持高效率。两个独立的稳压器部分,各自驱动一对互补的mosfet,可以分别关断到小于20μA/输出。在便携式应用程序中,这个功能对于最大限度地延长电池寿命是绝对必要的。此外,每个稳压器部分的输入电压可以单独连接到不同的电位(最大20V),允许广泛的新应用。

两个稳压器部分的工作电流水平都是用户可编程的,通过外部电流检测电阻来设置电流限制。LTC1142的宽输入电压范围允许从4V到16V的工作。LTC1142HV将此电压范围扩展到20V,允许使用多达12个电池组。

LTC1142和LTC1142HV中的两个稳压器模块都使用具有突发模式操作的恒定断开时间电流模式架构。这导致电源在宽负载电流范围内具有非常高的效率,快速瞬态响应和非常低的差。LTC1142非常适合需要5V和3.3V输出电压的应用,在较小的电路板空间内,在宽负载电流范围内具有高转换效率。

图2中的应用电路配置为提供3.3V、5V和12V的输出电压。3.3V和5V输出的电流能力都是2A(峰值2.5A)。逻辑控制的12V输出可以提供150mA(峰值200mA),这是闪存应用的理想选择。如图1所示,3.3V和5V电压段的工作效率均超过90%。


图1所示。LTC1142效率。


图2。LTC1142三输出高效电源。

图2中电路的3.3V部分由主开关Q4、同步开关Q5、电感器L1和电流分流器R(SENSE3)组成。电流检测电阻R(sense)监测电感电流,并根据公式IOUT = 100mV/R(sense)设置输出电流。电流控制的优点包括优良的线路和负载暂态抑制,固有的短路保护和可控的启动电流。图2中电路L1和T1的电感峰值电流分别限制为150mV/R(SENSE)或3.0A和3.75A。

当任一稳压器部分的输出电流低于约15mV/R(SENSE)时,该部分自动进入突发模式操作以减少开关损耗。在这种模式下,LTC1142保持两个mosfet关闭并在160μA电源电流下休眠,而输出电容支持负载。当输出电容放电50mV时,LTC1142短暂打开该部分,或“爆发”给输出电容充电。在休眠间隔期间,时序电容引脚为0V,可以用示波器监测,观察突发动作。随着负载电流的减小,电路击穿的频率会越来越低。

定时电容C(T3)和C(T5)按公式t(OFF) = 1.3 × 104 × CT设定断开时间。当工作频率随输入电压变化时,恒定的断时结构保持恒定的纹波电流。3.3V段的关断时间约为5μs,在8V输入电压下工作频率为120kHz。5V部分在8V输入电压下的关断时间为3.5μs,开关频率为107kHz。

5V部分的工作原理与3.3V部分相同,用变压器T1代替了电感L1。12V输出电压来自5V电感T1上的辅助绕组。该附加绕组的输出由二极管D3整流,并应用于LT1121稳压器的输入。12V输出电压由电阻R3和R4设定。T1的匝数比为1:8 .8,以确保LT1121的输入电压足够高,以保持稳压器不掉差,同时最大限度地提高效率。

LTC1142同步开关消除了必须从初级5V电感绕组提取功率才能从辅助绕组提取功率的正常限制。在同步开关的情况下,只要回路保持连续模式运行,就可以在不考虑5V主输出负载的情况下加载辅助12V输出。

当12V输出被12V使能线上的TTL高电平(最大6V)激活时,LTC1142的5V部分被迫进入连续模式。由R1, R5和开关Q1组成的电阻分压器强制从引脚14处的内部25mV偏移中减去偏移量。当这个外部偏移抵消内置25mV偏移时,突发模式操作被抑制。

有关其他高效率电路,请参阅应用说明54。

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