新型充電泵的輸入及輸出噪聲低

Sam Nork

充電泵(無電感)DC/DC轉(zhuǎn)換器在對空間有限制的應(yīng)用中頗受歡迎，它一定需要低到中負(fù)載電流供電。這種轉(zhuǎn)換器采用了小型封裝，靜態(tài)工作電流很低，且需要最少的外部元件。但是，噪音的產(chǎn)生是許多充電泵的一個不太理想的特征。

這些不想要的噪聲會引發(fā)許多問題。在無線應(yīng)用中，功率輸入產(chǎn)生的噪聲會干擾RF傳輸和接收，而在輸出的噪聲會與那些敏感電路耦合，甚至產(chǎn)生聽得見的噪聲。新型的LTC3200系列升壓充電泵采用嶄新結(jié)構(gòu)，可將在輸入和輸出的噪聲減至最低，以避免上述不想要的干擾。

Burst Mode?突發(fā)方式與恒定頻率

大多數(shù)可調(diào)節(jié)的充電泵DC/DC轉(zhuǎn)換器采用Burst Mode突發(fā)方式架構(gòu)。雖然這種調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)具有最低的靜態(tài)電流，但所產(chǎn)生的輸入和輸出噪聲也最大。采用突發(fā)方式的器件，充電泵開關(guān)向輸出提供最大電流，或完全被關(guān)斷。為了對輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，遲滯比較器和基準(zhǔn)控制了充電泵的導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)輸出端有低頻紋波產(chǎn)生時，需要加以調(diào)節(jié)(如圖1所示)。這種一開一關(guān)的突發(fā)將導(dǎo)致較大的輸入紋波電流，因此，必須由輸入電源供電。輸入電源中的任何阻抗都會在輸入端產(chǎn)生電壓噪聲，這種噪聲必須由采用相同電源供電的其它電路排除掉。

表1：典型的突發(fā)方式輸出紋波。

LTC3200和LTC3200-5充電泵已設(shè)計成使輸入與輸出噪聲降至最小，這些器件均是可調(diào)節(jié)的升壓充電泵，能提供高達(dá)100mA的輸出電流。LTC3200-5 可提供穩(wěn)定的5V輸出電壓，采用6引腳SOT-23封裝;而LTC3200可產(chǎn)生可調(diào)輸出電壓，并采用8引腳MSOP封裝。

兩種器件均采用恒定頻率架構(gòu)以減小低頻輸出噪聲。即使沒有負(fù)載，充電泵的開關(guān)也是連續(xù)的，線性控制環(huán)路負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)在每個時鐘周期內(nèi)向輸出端傳輸電荷總量。由于輸出調(diào)節(jié)環(huán)路是線性的，峰到峰值輸出紋波近似為VRIPPLE = (ILOAD/COUT)/(2 ? fOSC)，由于調(diào)節(jié)器的遲滯而沒有產(chǎn)生額外紋波。

即使采用小型輸出電容器，器件的2MHz振蕩頻率也可允許低輸出紋波，圖2給出了LTC3200-5采用不同值的輸出電容器支持100mA負(fù)載電流時的輸出紋波情況。

圖2：LTC3200-5的輸出紋波。

減小輸入噪聲

雖然單獨(dú)恒定頻率可改善輸入噪聲，但LTC3200系列還前進(jìn)了一步，它采用獨(dú)特的內(nèi)置控制電路來調(diào)節(jié)充電泵在兩個時鐘相下的輸入電流，這種技術(shù)可以防止RC電流在充電泵振蕩器的一個或兩個半時鐘周期內(nèi)的衰減，這因為改變輸入電流而將參照輸入紋波降至最小。圖3給出了LTC3200與典型突發(fā)方式充電泵之間的輸入噪聲差異。如圖所示，兩個器件都可從3.6V的輸入電壓中獲得100mA的輸出電流和5V的穩(wěn)定輸出電壓。0.1Ω的輸入阻抗是用來做測試用的。典型突發(fā)方式充電泵器件在輸入和輸出均采用10μF陶瓷電容器，LTC3200采用具有相同介電質(zhì)的1μF陶瓷電容器。如圖3所示，即使旁路電容減小到1/10，采用LTC3200也可顯著降低輸入噪聲。

圖3：輸入噪聲測試電路。

典型應(yīng)用

充電泵通常為手機(jī)和PDA等手持電子設(shè)備提供低功率升壓轉(zhuǎn)換。這些設(shè)備，尤其是那些含有RF通訊電路的產(chǎn)品，對噪聲十分敏感。低噪聲充電泵的一個流行應(yīng)用是給白光LED供電，以便為小型彩色LCD顯示器提供背光。圖4所示的電路是一低噪聲升壓電源，最多可驅(qū)動6只白光LED，LTC3200的FB引腳用來調(diào)節(jié)流經(jīng)每只LED鎮(zhèn)流管上的LED電流。采用LTC3200，用戶可直接利用電池為背光電路提供升壓電源，免除了笨拙的低頻噪聲過濾問題。

圖4：具有LED電流控制功能的低噪聲白光LED驅(qū)動器。

審核編輯：郭婷