單通道LTC1149可提供3.3V和5V

Peter Schwartz

本設(shè)計(jì)筆記展示了一個(gè) LTC1149 同步開關(guān)穩(wěn)壓器如何能夠提供 3.3V 和 5V 輸出。該設(shè)計(jì)的簡單性、低成本和高效率使其成為便攜式電池供電應(yīng)用的有力競爭者。所述電路接受8V至24V的輸入電壓，為總功率為3W或更低的3.5V和17V負(fù)載的任意組合供電。對(duì)于 8V 至 16V 范圍內(nèi)的輸入電壓，可以使用 LTC1148，從而降低了靜態(tài)電流和成本。

為方便起見，測試電路主要使用通孔組件構(gòu)建。后續(xù)設(shè)計(jì)說明將詳細(xì)介紹如何使用表面貼裝器件構(gòu)建該電路。

性能

該電路的效率非常出色，通常接近并經(jīng)常超過90%（圖1）。兩個(gè)輸出之間的交叉調(diào)節(jié)（衡量其相互依賴性的指標(biāo)）非常好（表1）。在低功率水平下，LTC1149 干凈利落地進(jìn)入突發(fā)模式操作，靜態(tài)電流僅為 0.7mA。

圖1.效率與V在和 P外.

操作理論

完整電路如圖2所示。為了開發(fā) 3.3V 輸出，LTC1149 充當(dāng)一個(gè)同步降壓型 （降壓） 轉(zhuǎn)換器。L1A和L1B串聯(lián)構(gòu)成3.3V降壓電感，C1/C2組合為3.3V輸出濾波電容。當(dāng)Q1/Q2導(dǎo)通時(shí)，通過L1的電流斜坡上升。當(dāng)Q1/Q2關(guān)斷時(shí)，Q3導(dǎo)通，為L1中的電流提供低電阻再循環(huán)路徑。使用Q3作為同步整流器幾乎消除了傳導(dǎo)壓降，從而提高了效率。

圖2.雙輸出 LTC1149 電源以低成本提供了高效率。

5V 輸出由 L1、L2、Q4 和 C3/C4 產(chǎn)生。由于Q3在導(dǎo)通時(shí)壓降基本為零，因此在此期間，L1兩端的電壓固定為3.3V。在已知L1兩端電壓的情況下，變壓器動(dòng)作會(huì)在L2兩端產(chǎn)生可預(yù)測的電壓。如果Q4與Q3導(dǎo)通相同的間隔（形成第二個(gè)同步整流器），電流將從L2流入C3/C4。使用 L2A/L1B 和 L1 之間的匝數(shù)比為 1：2，C3/C4 將充電至 （0.5 ? 3.3V） + 3.3V = 5V 的總電壓。LTC1149 的誤差放大器的反饋來自 3.3V 和 5V 輸出，通過 R1 和 R2 （這種“分離反饋”增強(qiáng)了交叉調(diào)節(jié)）。

除了簡單之外，與其他雙輸出技術(shù)相比，此拓?fù)溥€提供了一些更微妙的優(yōu)勢：

3.3V和5V輸出本質(zhì)上是相互同步的。

兩個(gè)輸出在上電后或短路后同時(shí)達(dá)到其額定電壓。

任一輸出的接地短路將自動(dòng)禁用另一個(gè)輸出。使用兩個(gè)獨(dú)立控制回路的技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

專用電路

該電路有三個(gè)區(qū)域需要特別注意。它們是變壓器（L1A、L1B、L2）、輸入和輸出電容器以及布局。

變壓器必須是三線繞組的。三絲繞組是一種標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)技術(shù)，其中三根導(dǎo)線同時(shí)纏繞在同一磁芯上。由此產(chǎn)生的三個(gè)線圈形成具有出色磁耦合的變壓器。在該電路中，這些屬性提高了交叉調(diào)節(jié)和效率。三個(gè)線圈中的兩個(gè)串聯(lián)起來形成L1。第三個(gè)線圈成為升壓繞組L2。這固有地提供了 L2 和 L1 之間所需的 1：2 匝數(shù)比。測試變壓器是在Kool Mμ 23-A77050環(huán)形線圈上使用三個(gè)十匝#7線繞組制成的（成品尺寸：直徑0.625英寸×高0.25英寸）。如果需要現(xiàn)成的變壓器，Coiltronics，Inc.和Hurricane Labs都提供合適的零件。線圈電子學(xué)可致電 （305） 781-8900;颶風(fēng)的號(hào)碼是（801）635-2003。

輸入和輸出電容器的值和尺寸由ESR和紋波電流額定值決定。下面列出了關(guān)鍵參數(shù)。圖 2 中建議了特定的供應(yīng)商和類型。

C1， C2： 總并行 ESR ≤ 0.035Ω IRMS
總額定值 ≥ 2.5A C3， C4： IRMS 總額定值 ≥ 2.5A C5， C6： IRMS 總額定值 ≥ 1.6A

通常，布局實(shí)踐應(yīng)遵循其他開關(guān)電源的布局實(shí)踐。一些例子是：將不同類型的接地分開（例如，信號(hào)接地、主電源接地），并將各種接地返回到單個(gè)公共點(diǎn)。電源和接地引線應(yīng)保持簡短，并盡可能與信號(hào)走線隔離。

審核編輯：郭婷