1.2MHz ThinSOT升压转换器采用单节电池供电节省电路板空间

许多便携式手持电子设备需要小型、高效率的电源转换器解决方案，以延长充电周期或电池更换之间的时间。凌力尔特的新型 LTC3400 系列产品通过在 3mm × 3mm × ThinSOT 封装中集成一个固定频率、内部补偿、同步升压型转换器来满足这一需求。1.1MHz 开关频率和内置特性最大限度地减小了解决方案的占板面积，并允许使用纤巧、扁平的电感器和陶瓷电容器。

采用 ThinSOT 封装和少量外部元件，一个完整的 90% 效率单节电池至 3.3V/150mA 转换器仅占用 7mm × 9mm 宝贵的电路板空间。两节电池的效率可高达93%，该解决方案占用的电路板空间最小。外部低电流肖特基二极管虽然不是必需的，但将最大限度地提高效率。

LTC3400 采用一个低于 1V 的输入电压工作，并能提供 2.5V 至 5V 范围内的输出电压。一旦启动，LTC3400 将继续在一个低至 0.5V 的输入电压下工作，唯一的限制是输入电源能够提供足够的电源。该特性免除了增设大型输入旁路电容器的需要，从而节省了电路板空间和成本。参考图 1，LTC3400 利用额定值为 0.35Ω （N） 和 0.45Ω （P） 的低栅极充电内部开关实现了其高效率。在整个工作温度范围内，开关电流限值保证大于 600mA，单节 AA 电池输入可实现 0.5W 的输出功率，两节电池的输出功率为 1W。电流模式控制可提供出色的输入线路和输出负载瞬态响应。斜率补偿与电路一起内置，无论输入电压如何，都能保持恒定的电流限制阈值。内部反馈环路补偿消除了对外部元件的需求，从而降低了总体成本并简化了设计过程。

图1.LTC3400 框图

突发模式™工作模式仅在需要将输出电压保持在调节带内时使电源转换器循环打开，从而提高了轻负载下的转换器效率。一旦输出电压处于稳压状态，转换器将切换到睡眠状态，从而显著降低栅极电荷损耗和静态电流。LTC3400 包括突发模式功能，而 LTC3400B 则没有，因而选择在较轻的负载条件下保持固定频率操作。采用突发模式操作时，LTC3400 仅消耗 19μA 的静态电流。除了这个微小的差异之外，LTC3400 和 LTC3400B 是相同的。关断输入可采用高于任一 V 的标准 CMOS 逻辑驱动在或 V外（最大6V），迟滞为250mV。停机模式中的静态电源电流为 <1μA。停机迟滞允许简单的阻性上拉至 V在用于连续运行。

单节电池至3.3V、500mW转换器，采用7 × 9mm

图2所示电路将单节电池输入转换为3.3V，同时占用最小的电路板空间。本设计采用微型陶瓷输入和输出电容器。最大输出电流为150mA。效率与负载电流的关系如图3所示。40mA至100mA负载阶跃响应如图4所示示波器照片所示。从突发模式操作到固定频率操作的转换如图5所示。请注意，使用突发模式操作的峰峰值纹波电压仍小于1%。该电路还可与2节电池输入配合使用，提供高达1W的输出功率。2节电池输入将效率提高了几点（图3），这主要是由于所需的输入电流较低。

图2.单节电池至3.3V同步升压转换器。

图3.图2电路的效率与负载电流的关系

图4.图40电路的100mA至2mA负载阶跃响应。

图5.图2电路的固定频率和突发模式操作。

锂离子至5V、1.6W高效转换器

某些类型的便携式设备仍然需要5V电源，通常功率水平较低。以最小的成本和电路板空间开发这种电压是有利的，但不是以牺牲良好的效率为代价。图6所示电路是一个完整的5V、300mA电源转换器，峰值效率为93%（图7）。图6所示电路采用单节锂离子电池供电，在约90mA至30mA的负载范围内提供240%或更高的效率。与前面的电路一样，采用陶瓷输入和输出电容器。总板面积仅为8mm×9mm。建议为该电路使用小型、廉价的肖特基整流器，因为它可将效率提高约2%至3%。该电路与固定3.3V输入配合使用同样适用于需要廉价、高效5V电源的点调节应用。

图6.单节锂电池至5V、300mA转换器。

图7.图6电路的效率与负载电流的关系

组件选择

LTC3400 仅需几个外部组件即可构建各种低电压、低功率转换器。正确选择这些组件将确保最佳性能。最重要的元件是电感器。一些制造商提供了适合与 LTC3400 配合使用的电感器 （参见表 1）。选择这些是因为它们的性能特点、小尺寸和低成本。X5R 陶瓷 V在和 V外建议将旁路电容器与 LTC3400 配合使用。一个简单的分压器程序V外:

最后，可以在同步整流器上增加一个可选的肖特基二极管，以最大限度地提高效率。

 

部分	升（微高）	最大直流电阻 （mΩ）	高度（毫米）	供应商
CDRH5D18-4R1	4.1	57	2.0	Sumida
CDRH5D18-100	10	124	2.0
DRH3D16-4R7	4.7	105	1.8
CDRH3D16-6R8	6.8	170	1.8
CR43-4R7	4.7	109	3.5
CR43-100	10	182	3.5
CMD4D06-4R7MC	4.7	216	0.8
CMD4D06-3R3MC	3.3	174	0.8
DS1608-472	4.7	60	2.9	Coilcraft
DS1608-103	10	75	2.9
DO1608C-472	4.7	90	2.9
D52LC-4R7M	4.7	84	2.0	村田制作所
52LC-100M	10	137	2.0
LQH3C4R7M24	4.7	195	2.2	村田制作所

 

结论

采用 ThinSOT 封装的 LTC3400 和 LTC3400B 可产生非常紧凑、高效率的电源转换器。保证单节电池操作。在不牺牲性能的情况下，将外部元件数量降至最低。

审核编辑：郭婷