LT3495系列低噪声升压转换器：特性、应用与设计要点

引言

在电子设计领域，电源管理芯片的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。LT3495/LT3495B/LT3495 - 1/LT3495B - 1系列低噪声升压转换器作为一款优秀的电源芯片，具有诸多独特的特性和广泛的应用场景。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

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芯片概述

产品特性

• 低噪声与高效率：采用可变峰值电流和可变关断时间控制方案，在宽负载范围内实现低输出电压纹波和高效率。对于LT3495/LT3495 - 1，开关关断时间不超过固定水平，确保开关频率在整个负载范围内高于音频频段，有效避免音频干扰。
• 集成度高：集成了功率开关、反馈电阻和输出断开电路，减少了外部元件数量，降低了设计复杂度。
• 低静态电流：工作模式下静态电流低至60µA，关断模式下进一步降至小于0.1µA，有助于延长电池供电设备的续航时间。
• 宽输入输出范围：输入范围为2.5V至16V，输出范围可达40V，能满足多种不同的应用需求。
• 输出断开功能：内部断开电路允许在关断期间将输出电压与输入隔离，提高了系统的安全性和可靠性。
• 辅助参考输入：通过CTRL引脚可以覆盖内部1.235V反馈参考，实现对输出电压的完全控制，可用于显示调光或对比度调整等应用。

产品参数

参数	详情
绝对最大额定值	VCC电压：16V；SW电压：40V；VOUT电压：40V等
电气特性	最小工作电压：2.2V；最大工作电压：16V；FB电压：1.220 - 1.255V等
开关电流限制	LT3495/LT3495B：550 - 780mA；LT3495 - 1/LT3495B - 1：275 - 450mA

典型应用

OLED电源

LT3495系列可用于单节锂离子电池供电的OLED电源，其低静态电流和低噪声控制方案能够满足OLED对电源的严格要求，为OLED提供稳定、高效的电源供应。

MP3播放器

在MP3播放器中，LT3495系列可以为音频放大器等模块提供合适的电源，其高效率和低噪声特性有助于提升音质，延长电池续航时间。

其他应用

还可用于低噪声电源、可调高压电源等多种应用场景，为不同的电子设备提供稳定可靠的电源解决方案。

设计要点

电感选择

电感的选择对电路性能至关重要。对于大多数LT3495系列设计，推荐使用值为3.3µH或更高的电感，同时应选择具有低磁芯损耗和小DCR（铜线电阻）的电感。电感的饱和电流额定值应高于峰值电感电流，峰值电感电流可通过公式[I{PK}=I{LIMIT }+frac{V_{IN} cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]计算，其中ILIMIT对于LT3495/LT3495B为0.65A，对于LT3495 - 1/LT3495B - 1为0.35A。

电容选择

陶瓷电容因其小尺寸和低ESR特性，适合大多数LT3495系列应用。推荐使用X5R和X7R类型的电容，它们在较宽的电压和温度范围内能保持较好的电容值。一般来说，4.7µF的输入电容和1µF至10µF的输出电容对于大多数应用是足够的，但要注意检查实际电容值在所需输出电压下的变化。

二极管选择

肖特基二极管具有低正向电压降和快速开关速度的特点，推荐用于LT3495系列。例如Diodes Inc.的B0540WS - 7二极管，额定平均正向电流为0.5A，反向击穿电压为40V，是一个不错的选择。

输出电压设置

LT3495系列配备了内部1.235V参考和辅助参考输入。要使用内部参考，CTRL引脚必须保持高于1.5V；当CTRL引脚电压在0V至1.235V之间时，芯片将调节输出，使FB引脚电压接近CTRL引脚电压。可根据公式[R 1=76 cdotleft(frac{V_{OUT }}{1.235}-1right) k Omega]选择R1的值来设置最大输出电压。

反馈节点选择

反馈电阻可以连接到VOUT引脚或CAP引脚。连接到VOUT引脚可以消除输出断开PMOS上的电压降导致的输出偏移；连接到CAP引脚则不能补偿该电压降，输出电压会略低于电阻分压器设定的值。在大多数情况下，建议将反馈电阻连接到VOUT引脚。

负载连接

将负载连接到CAP引脚而不是VOUT引脚可以提高转换器的效率，因为这样可以使PMOS断开电路的功率损耗忽略不计。但要注意，在关断期间，CAP节点不能接地，而是会被限制在VCC以下约一个二极管压降的水平。

最大输出负载电流计算

计算最大输出负载电流可按以下步骤进行：

1. 计算峰值电感电流：[I{PK}=I{LIMIT }+frac{V_{IN} cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]
2. 计算电感纹波电流：[I{RIPPLE}=frac{(V{OUT}+1 - V_{IN}) cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]
3. 计算平均输入电流：[I{IN(AVG)}=frac{I{PK}-I_{RIPPLE}}{2}]
4. 计算标称输出电流：[I{OUT(NOM)}=frac{I{IN(AVG)} cdot V{IN} cdot 0.8}{V{OUT}}]
5. 降额输出电流：[I{OUT}=I{OUT(NOM)} cdot 0.8]

软启动设计

通过将SHDN和CTRL引脚按特定方式连接，并在CTRL引脚使用RC滤波器来限制启动电流，LT3495可以实现软启动。软启动时间可通过公式[T{START - UP}=R{CTRL} cdot C{CTRL} cdot lnfrac{V{SHDN}}{V_{SHDN}-1.235}]设计，其中VSHDN是芯片启用时SHDN引脚的电压。

输出断开注意事项

LT3495系列具有输出断开PMOS，在关断期间可将负载与输入隔离。但要注意，当CAP和VOUT电压差超过8.7V（典型值）时，PMOS电流不再受限，可能会损坏PMOS。此外，当输入电压超过8V时，PMOS在关断期间会导通，输出电压将不再与输入隔离。

电路板布局

在PCB布局时，要注意开关上升和下降时间应尽可能短，以提高效率。为防止电磁干扰（EMI）问题，高频开关路径的布局至关重要。应尽量减小与SW引脚连接的所有走线的长度和面积，并在开关稳压器下方使用接地平面，以减少层间耦合。同时，FB引脚对噪声敏感，应尽量减小连接到该引脚的所有走线的长度和面积。

总结

LT3495/LT3495B/LT3495 - 1/LT3495B - 1系列低噪声升压转换器凭借其丰富的特性和广泛的应用场景，为电子工程师提供了一个优秀的电源解决方案。在设计过程中，合理选择电感、电容、二极管等元件，正确设置输出电压，注意软启动、输出断开等问题，并优化电路板布局，能够充分发挥该系列芯片的性能，设计出稳定、高效的电源电路。你在使用这款芯片的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。