具有智能PowerPath控制的18V降压-升压转换器

从多个输入源进行操作的要求是 在由各种驱动力的应用中越来越普遍 电池化学成分、墙上适配器和直流电压轨 比如 USB。提供升压或降压的能力 通常需要转换，具体取决于电压 每个输入的范围和所需的输出电压。

从多个电源供电时 概念上很简单，实现 可能很复杂。损失 在电源路径中，优先级 由此产生的输入源和电压尖峰 从感应电缆插入可以全部 增加系统的成本和复杂性。

LTC3118 通过将一个双通道、低损耗 PowerPath 控制器与一个高效率降压-升压型转换器相结合来解决这些问题，如图 1 所示。独特的架构允许从输入源 VIN1 或 VIN2 转换为稳压输出电压 VOUT，VOUT 可以高于或低于任一输入。高达 18V 的工作电压为 12V 标称电源提供了足够的电压裕量。该转换器支持高功耗设计，能够向负载提供超过 2A 的电流。LTC3118 的电流模式控制架构可快速响应线路或负载瞬变，从而保持对输出的严格调节。对于电池供电应用，通过突发模式®操作实现更长的运行时间

图1.LTC3118 的双通道降压-升压型开关架构

基于 LTC3118 的设计是 灵活、节能和 小

通常采用多输入设计 带外部二极管OR电路。 虽然成本低且简单，但这些 电路承受效率损失 有源二极管的正向压降和反向 阻断二极管中的漏电流 高温。理想二极管集成电路 从凌力尔特可用于 提高效率并最大限度地减少泄漏， 但仅限于从 较高的输入源。最高 V在如果辅助 电源电压高于初级电压 能源更丰富的来源。

LTC3118 提供了在“优先”模式下的操作，其中 VOUT 由 VIN1 （如果存在且有效） 供电，而不管 VIN2 上的电压如何。在“理想二极管”模式下仍可使用二极管或操作，并增加了迟滞以防止输入相等时的颤振。与理想二极管 IC 一样，LTC3118 的全 N 沟道 MOSFET 设计消除了正向二极管压降。为了提高灵活性，每个输入源都有一个独立的UVLO阈值，应对其进行编程以设置输入的最小工作电压。额外的引脚可用于为系统提供 VIN 和 VOUT 状态，从而改进监测和控制。

智能 PowerPath 控制器加上 单个电感降压-升压转换器 集成在 4 毫米× 5 毫米 QFN 中或 28 引脚 TSSOP 封装。简单， 灵活性和电路板面积节省 解决方案是理想的都无法比拟的 二极管或传统二极管OR功率 路径，后跟单独的降压-升压 直流/直流转换器。LTC3118 工作 在固定的 1.2MHz 频率下，优化 开关损耗之间的权衡 和外部组件尺寸。一个完整的 基于 LTC3118 的系统如 图 2，并且能够提供 24mm功率为400W2脚印。

图2.LTC3118 演示板

2芯锂离子或壁式适配器 至 12V 输出，改进 切换性能

图 3 显示了一个应用，其中 2 节锂离子电池放置在 VIN1 上，12V 壁式适配器放置在 VIN2 上。在本例中，选择理想二极管模式以强制12V适配器工作（如果存在）。如图所示，任一输入源均可在宽负载范围内实现高效率。在此应用中，电池放置在 VIN1 上，因为 VIN1 具有较低的 RDS（ON） MOSFET，并且能够在升压模式下以低 VIN 支持略高的负载电流。当从电池电压范围的低端（6V）工作时，最大负载电流限制为800mA。如果需要，可以监控电源良好指示器V2GD，以便在存在12V适配器时允许增加负载电流。

图3.（a） LTC3118 原理图 （b） 效率曲线

通常具有多个来源的设计 涉及“热插拔”电源， 如墙上适配器，引起噪音 以及输入端的感应振铃。这些 瞬变可以通过减少 电缆的电感或增加 电容和/或电阻的大小 在输入端子，但这是 在某些系统中不切实际。A LTC3118- 基于设计能够更好地管理 这些转换和瞬态在几个 方式。2.5V至18V宽输入电压 范围可耐受电感电缆 正振铃和负振铃 方向。单独的 RUN1 和 RUN2 引脚允许设置自定义 UVLO 电平 对于每个输入，如图 3 所示。

图4a显示了一个热插拔事件，其中电感电缆以理想二极管模式插入VIN2。如图所示，由于长电缆的电感，12V墙上适配器过冲至17V。图4b显示了拔下电缆时的响应。如图所示，LTC3118 采用 VIN2 工作，直到其 UVLO 接合在大约 9V 电压，然后从 VIN1 恢复工作。在这两种情况下，平均电流环路都能快速控制必要的电感电流，从而在采用100μF电容时输出端的瞬变最小。

图4.（a） 墙上适配器已插入 （b） 墙上适配器已拔下

USB/系统电源或 3 个锂离子电池 处于优先模式的单元格 启用突发以改进 电池寿命

第二个基于 LTC3118 的应用如图 5 所示。在本例中，3芯锂离子电池组放置在VIN2上，其中VIN1用于USB输入。由于在可用时应倾向于采用较低电压 USB 输入工作，因此 LTC3118 被设定为 VIN1 优先模式。使用 USB 操作时，VIN1 和 VOUT 的电压相似。在升压模式和降压模式之间的边界处，LTC3118 的内部 PWM 电路可无缝转换，从而实现最小的电感器和输出电压抖动。

图5.（a） LTC3118 原理图 （b） 效率曲线

突发模式操作提供改进 任一来源轻负载时的效率， 如图5b所示。轻载时 效率显然对 电池输入，USB 输入可能会受益 以及如果由另一个供电 便携式设备。LTC3118 的平均值 电流模式控制提供出色的性能 负载阶跃响应，即使在突发模式操作中也是如此。图 6a 显示了转换 从100mA负载其中部分 工作在突发模式，负载电流可达 600mA LTC3118 进入 PWM 模式的步骤 快速，最小化V外短暂的。 请注意，USB 3.0 支持高达 1.5A 的电流 用于充电，但限制为 900mA 在数据传输过程中，建议使用USB 3.1 标准支持高达 2A

图6.（a） 突发模式操作中的负载阶跃性能。（b） 5Vout 和 12V 的最大负载电流外

由于 LTC3118 具有一个 3A （最小值） 的固定电感器电流限值，因此在 （或接近）升压模式下可支持的最大负载电流量随 VIN 而减小，如图 6b 所示，对于 5V 和 12V 输出。在确定输入源电压时，这是一个重要的考虑因素，因为它们与负载所需的输出电压和功率预算有关。如果 LTC3118 的 VCC 电源从图 5a 所示的 5V 输出反向供电，则可以改善低输入电压下的最大负载电流，如图 6b 所示。

备份系统

图 7 显示了一个备用电源系统，其中 VIN1 上的主电源由 12V 系统电源轨或铅酸电池供电。VIN2 上的 10mF 电容器储能器采用未显示的单独电源充电至 18V。如果优先级 VIN1 电源中断，V1GD 指示器将转换为高电平以提醒系统，并且 LTC3118 从 VIN2 开始运作以保持 VOUT 处于稳压状态。

图7.备份系统将系统保持超过一秒钟以允许数据存储

备份事件的范围照片 如图7所示，其中200mA 支持加载超过一秒 允许受控关机。可用 输入端的能量由下式给出：

在这种情况下，恒定的200mA负载 从 LTC3118 汲取作为 VIN 电容器在 1.35 秒内耗尽。 输出能量为 1.35 焦耳，导致 平均转换效率为84% 包括超级电容器损耗。

VCC 从 VOUT 反向供电，允许 VIN2 在事件期间在低至 2.2V 的电压下工作。在这种情况下，RUN2引脚连接在VIN2和VOUT之间，需要VIN1上的系统电源才能初始启动VOUT，并确保在VIN2在备份事件期间衰减时干净关断行为，如图所示。VIN2 上的存储电容和电压可以根据系统要求轻松修改。

总结

LTC3118 将智能 带单个电感器的 PowerPath 控制器 降压-升压转换器，产生 用于多输入设计的紧凑型平台。 宽输入/输出电压范围和 能够支持 2A 的负载电流 降压模式提供稳健的解决方案 适用于各种应用。 LTC3118 独特的开关架构 允许从更高或 将输入电压降低至稳压输出 电压。IC包含必要的 控制和指示器引脚，以提供 设计人员实现最大的系统灵活性。 平均电流模式控制提供 对输出负载阶跃的快速响应或 切换期间的输入线路步长。跟 凌力尔特最新一代降压-升压内核 和突发模式操作，均为低噪声 并且可以实现高效率。

审核编辑：郭婷