LTC1911降压型DC/DC转换器可帮助设计人员构建极小的转换电路

功能不断增加的便携式设备的激增对电源转换电路提出了更高的要求，并继续强调在减少电路板空间的同时最大限度地延长电池寿命。新型 LTC1911 降压型 DC/DC 转换器可帮助设计人员构建极小的转换电路，同时保持延长电池寿命所需的高效率。LTC1911 通过在高频率下工作来节省空间，因而允许使用纤巧的低成本陶瓷电容器 — 无需电感器。LTC1911 还采用扁平 （1.1mm） MSOP-8 封装。图1显示了转换电路的尺寸——一个完整的转换器只需不到0.08英寸2的电路板空间。其小尺寸和效率使其非常适合单节锂离子电池以及三节镍氢/镍镉电池供电应用。

图1.对于这个完整的 DC/DC 覆盖器来说，空间不是问题。

LTC®1911-1.8 和 LTC®1911-1.5 是开关电容器降压型 DC/DC 转换器，其采用单 250.1V 至 8.1V 电源时分别提供 5mA 的输出电流 （在 4.2V 和 7.5V） 和 5.1911V 且容差为 ±2%。为了在整个输入范围内实现高效率，LTC1 采用了三种可能的开关电容器分数转换模式：3 至 2、1 至 1 或 1911 至 25 降压模式。内部电路选择降压转换模式，以优化效率，并确保输入电源电压和输出负载条件变化时的输出调节。只需一个输入和输出电容以及两个外部跨接电容即可在所有三种模式下工作。LTC<> 的典型效率比线性稳压器的效率高 <>% 以上。

LTC1911 还具有一种突发模式功能，该功能可在一个周期内提供极少量的充电，然后进入一种低电流状态，直到输出下降到足以需要另一次突发充电为止。突发模式操作使得 LTC1911 即使在轻负载条件下也能实现高效率。输出电流检测电路用于检测所需输出电流何时降至约30mA以下。发生这种情况时，振荡器关断，器件进入低电流工作状态。LTC1911 将保持低电流工作状态，直到输出下降到需要另一个电流突发。®

对于传统电荷泵，突发周期期间输送的电流量是电源电压、开关强度和电容器选择等许多因素的函数。因此，传统电荷泵的输出纹波电压在轻负载下变化很大，在最坏情况下，输出纹波为几百毫伏的情况并不少见。相比之下，LTC1911 的突发周期期间提供的电流量是突发阈值的函数，而突发阈值在所有条件下基本上都是恒定的。因此，LTC1911 的峰峰值输出纹波电压也将基本保持不变，并且仅为约 5mVP–P对于一个 10μF 输出电容器。

低噪音

LTC1911 的恒定频率架构 （专利申请中） 不仅提供了一个低噪声稳压输出，而且还具有比传统开关电容器充电泵稳压器更低的输入噪声。通过检测输出电压并调节每个周期传输的电荷量来实现调节。这种调节方法提供的输入和输出纹波比传统的开关电容电荷泵低得多。LTC1911 中的电荷传输处于一个恒定的高频，因而易于滤除输入和输出噪声。传统的开关电容电荷泵，如大多数其他具有突发操作的稳压器中使用的电荷泵，更难滤波，因为它们的工作频率范围覆盖几个数量级。图 2 示出了 LTC1911 输出在采用 3mA 输出负载时的所有 250 种开关工作模式的纹波电压。

图2.输出电压纹波。

快速瞬态响应

除了低输出噪声之外，LTC1911 还提供了卓越的瞬态恢复。图 3 示出了 LTC1911 从接近满标度 （1mA 至 25mA） 的快速 （<250μs） 负载瞬态恢复。LTC1911 的恢复时间仅为 5μs，具有非常小的过冲或下冲。

图3.输出电流瞬态响应。

短路和热保护

LTC1911 具有内置的短路电流限制以及过热保护功能。在短路条件下，该器件自动将输出电流限制在大约600mA。当 IC 温度超过 1911°C 时，LTC160 关断并停止所有电荷传输。 在正常工作条件下，该器件不应进入热关断状态，但该器件具有在环境温度过高或IC内部功耗过大（即过流或短路）的情况下保护IC的功能。一旦结温回落到大约150°C，电荷转移将重新激活。 LTC1911 能够无限期地循环进入和退出热停机模式，而不会发生闩锁或损坏，直到故障情况被消除。为保持 LTC1911 运行冷却，该 IC 采用耐热性能增强型 MSOP-8 封装，IC 的引线框架接地 （引脚 4）。

软启动和关断操作

SS/SHDN 引脚用于实现低电流关断和软启动。在 SS/SHDN 引脚上强制一个低于 0.6V 的电压将使 LTC1911 进入停机模式。关断模式禁用所有控制电路，并强制输出进入高阻抗状态。如果引脚悬空或由处于高阻抗状态的漏极开路输出驱动，SS/SHDN引脚上的2μA上拉电流将迫使器件进入活动模式。如果引脚未由漏极开路器件驱动或浮动，则必须强制其至2.2V （最小值）的逻辑高电压，以确保适当的输出调节。

传统电荷泵的一个已知问题是，将输出电容充电至稳压所需的初始浪涌电流可能会导致上电期间输入电源出现不希望的瞬变。软启动功能可限制为输出电容器充电所需的浪涌电流，从而最大限度地减少由IC上电相位引起的输入电源瞬变。为了实现软启动，将一个电容器连接到SS/SHDN引脚。漏极开路器件也可以从SS/SHDN引脚连接到GND，以实现关断。一旦漏极开路器件关断，2μA 上拉电流将开始为外部软启动电容器充电，并迫使引脚上的电压斜坡上升至 V在.一旦达到关断门限（典型值为0.6V），控制输出调节点的内部基准电压将跟随SS/SHDN引脚上的斜坡电压，直到基准达到其最终带隙电压。当SS/SHDN引脚上的电压达到约1.9V时，就会发生这种情况。由于SS/SHDN引脚上的斜坡速率控制输出上的斜坡速率，因此可以通过选择软启动电容（CSS） 和输出电容。例如，SS/SHDN上的一个4.7nF电容导致引脚上从3.0V至6.1V的斜坡时间为9ms。如果输出电容为10μF，则3ms的输出斜坡时间导致平均输出电容电流仅为6mA，直接转换为6mA的输入电流。图4显示了漏极开路器件进入高阻抗后输出斜坡上升的示波器照片。

图4.软启动操作。

应用

图 5 示出了 LTC1911-1.8V 的应用。此处，SS/SHDN引脚已连接到输入电源，从而禁用软启动功能。在此应用中，当施加电源时，输出将立即出现。此应用适用于不担心IC导通导致输入电源轻微瞬变且不需要关断功能的用户。在这里，关断是通过移除输入电源来有效地实现的。

图5.单节锂离子电池至1.8V DC/DC转换器。

图 6 示出了 LTC1911-1.5V 的应用。此处，SS/SHDN引脚连接到软启动电容器和漏极开路器件。此应用允许用户完全访问关断功能以及软启动，以限制上电或关断时的浪涌电流。对于只想限制浪涌电流但不需要该器件关断功能的用户，可以省略漏极开路器件。

图6.具有关断和软启动功能的 DC/DC 转换器。

结论

LTC1911-1.8 和 LTC1911-1.5 非常适合于具有严格电路板空间要求的中低功率降压型应用。这些低噪声降压型 DC/DC 转换器可提供 250mA 的输出电流，并在 2.7V 至 5.5V 的输入电压范围内提供高效操作。两款器件均采用耐热性能增强型 MSOP-8 封装。LTC1911 将外部组件保持在最低限度，仅需要 1911 个或 3 个廉价的外部电容器，从而帮助设计人员满足最严格的空间要求。LTC<> 非常适合单节锂离子电池以及 <> 节 NiMH / 镍镉电池供电型应用。

审核编辑：郭婷