Peter Schwartz
本设计笔记展示了一个 LTC1149 同步开关稳压器如何能够提供 3.3V 和 5V 输出。该设计的简单性、低成本和高效率使其成为便携式电池供电应用的有力竞争者。所述电路接受8V至24V的输入电压,为总功率为3W或更低的3.5V和17V负载的任意组合供电。对于 8V 至 16V 范围内的输入电压,可以使用 LTC1148,从而降低了静态电流和成本。
为方便起见,测试电路主要使用通孔组件构建。后续设计说明将详细介绍如何使用表面贴装器件构建该电路。
性能
该电路的效率非常出色,通常接近并经常超过90%(图1)。两个输出之间的交叉调节(衡量其相互依赖性的指标)非常好(表1)。在低功率水平下,LTC1149 干净利落地进入突发模式操作,静态电流仅为 0.7mA。
图1.效率与V在和 P外.
在在 | 我3.3V | 在3.3V | 我5V | 在5V |
8V |
0毫安 |
3.43V | 0毫安 | 5.14V |
5安 | 3.27V | 0毫安 | 5.19V | |
2安 | 3.42V | 2安 | 4.95V | |
0毫安 | 3.52V | 3安 | 4.84V | |
24V |
0毫安 | 3.42V | 0毫安 | 5.14V |
5安 | 3.26V | 0毫安 | 5.12V | |
2安 | 3.32V | 2安 | 4.97V | |
0毫安 | 3.42V | 3安 | 4.93V |
操作理论
完整电路如图2所示。为了开发 3.3V 输出,LTC1149 充当一个同步降压型 (降压) 转换器。L1A和L1B串联构成3.3V降压电感,C1/C2组合为3.3V输出滤波电容。当Q1/Q2导通时,通过L1的电流斜坡上升。当Q1/Q2关断时,Q3导通,为L1中的电流提供低电阻再循环路径。使用Q3作为同步整流器几乎消除了传导压降,从而提高了效率。
图2.双输出 LTC1149 电源以低成本提供了高效率。
5V 输出由 L1、L2、Q4 和 C3/C4 产生。由于Q3在导通时压降基本为零,因此在此期间,L1两端的电压固定为3.3V。在已知L1两端电压的情况下,变压器动作会在L2两端产生可预测的电压。如果Q4与Q3导通相同的间隔(形成第二个同步整流器),电流将从L2流入C3/C4。使用 L2A/L1B 和 L1 之间的匝数比为 1:2,C3/C4 将充电至 (0.5 • 3.3V) + 3.3V = 5V 的总电压。LTC1149 的误差放大器的反馈来自 3.3V 和 5V 输出,通过 R1 和 R2 (这种“分离反馈”增强了交叉调节)。
除了简单之外,与其他双输出技术相比,此拓扑还提供了一些更微妙的优势:
3.3V和5V输出本质上是相互同步的。
两个输出在上电后或短路后同时达到其额定电压。
任一输出的接地短路将自动禁用另一个输出。使用两个独立控制回路的技术很难实现这一点。
专用电路
该电路有三个区域需要特别注意。它们是变压器(L1A、L1B、L2)、输入和输出电容器以及布局。
变压器必须是三线绕组的。三丝绕组是一种标准生产技术,其中三根导线同时缠绕在同一磁芯上。由此产生的三个线圈形成具有出色磁耦合的变压器。在该电路中,这些属性提高了交叉调节和效率。三个线圈中的两个串联起来形成L1。第三个线圈成为升压绕组L2。这固有地提供了 L2 和 L1 之间所需的 1:2 匝数比。测试变压器是在Kool Mμ 23-A77050环形线圈上使用三个十匝#7线绕组制成的(成品尺寸:直径0.625英寸×高0.25英寸)。如果需要现成的变压器,Coiltronics,Inc.和Hurricane Labs都提供合适的零件。线圈电子学可致电 (305) 781-8900;飓风的号码是(801)635-2003。
输入和输出电容器的值和尺寸由ESR和纹波电流额定值决定。下面列出了关键参数。图 2 中建议了特定的供应商和类型。
C1, C2: 总并行 ESR ≤ 0.035Ω IRMS
总额定值 ≥ 2.5A C3, C4: IRMS 总额定值 ≥ 2.5A C5, C6: IRMS 总额定值 ≥ 1.6A
通常,布局实践应遵循其他开关电源的布局实践。一些例子是:将不同类型的接地分开(例如,信号接地、主电源接地),并将各种接地返回到单个公共点。电源和接地引线应保持简短,并尽可能与信号走线隔离。
审核编辑:郭婷
全部0条评论
快来发表一下你的评论吧 !