LT8410/LT8410 - 1超低功耗升压转换器：特性、应用与设计指南

在电子设计领域，对于高效、低功耗的电源管理解决方案的需求日益增长。LT8410/LT8410 - 1超低功耗升压转换器就是这样一款能够满足多种应用场景需求的优秀产品。下面，我们就来详细了解一下它的特性、应用以及设计过程中的要点。

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一、产品特性

1. 超低静态电流

LT8410/LT8410 - 1在工作模式下静态电流低至8.5μA，关机模式下更是能达到0μA。这种超低的静态电流特性使得它在对功耗要求极高的应用中表现出色，能够有效延长电池供电设备的使用寿命。

2. 内置比较器与低噪声控制方案

SHDN引脚内置比较器，可以精确控制芯片的开启和关闭。同时，低噪声控制方案不仅能降低输出电压纹波，还能在较宽的负载范围内实现高效率，为系统提供稳定的电源。

3. 宽输入输出范围

输入电压范围为2.5V至16V，输出电压最高可达40V，能够适应多种不同的电源输入和负载要求，具有很强的通用性。

4. 集成多种功能

集成了功率NPN开关、肖特基二极管和输出断开电路。功率NPN开关的电流限制在LT8410中为25mA，在LT8410 - 1中为8mA。输出断开功能可以在关机时切断输出与输入之间的连接，增强了系统的安全性和可靠性。

5. 其他特性

还具备可调的FB参考电压、内置软启动（可通过在(V{REF})到GND之间连接电容实现）、对CAP和(V{OUT})引脚的过压保护等功能。并且采用了微小的8引脚2mm×2mm DFN封装，节省了电路板空间。

二、应用领域

1. 传感器供电

传感器通常需要稳定、低功耗的电源供应，LT8410/LT8410 - 1的超低静态电流和宽输入输出范围使其非常适合为各种传感器提供电源，确保传感器能够长时间稳定工作。

2. RF MEMS继电器供电

在RF MEMS继电器应用中，需要精确的电源控制和低噪声的电源环境。该转换器的低噪声控制方案和输出断开功能能够满足这些要求，为RF MEMS继电器提供可靠的电源支持。

3. 通用偏置电源

可作为通用的偏置电源，为各种电路提供稳定的偏置电压，广泛应用于各类电子设备中。

三、设计要点

1. 电感选择

对于大多数LT8410系列设计，推荐使用47μH或更高值的电感。电感应具有低磁芯损耗和小的DCR（铜线电阻），以提高转换效率。为了满足满输出功率的要求，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(PK = I{LIMIT}+frac{V{IN} cdot 150 cdot 10^{-6}}{L} mA)计算，其中LT8410和LT8410 - 1的最坏情况(I_{LIMIT})分别为30mA和10mA。

2. 电容选择

陶瓷电容因其小尺寸和低ESR的特点，适合大多数LT8410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，输入电容选择2.2μF或更高，输出电容选择0.1μF至1μF即可满足大多数应用需求。同时，在CAP节点和(V{OUT})节点分别放置0.1μF至1μF的电容，有助于滤波和提高瞬态响应。为了降低(V{REF})引脚对噪声的敏感性，可在该引脚放置一个47nF至220nF的0402电容。

3. 输出电压设置

输出电压由FBP引脚电压设置，当输出处于稳压状态时，(V{OUT}=31.85 cdot V{FBP})。可以通过从(V{REF})引脚到地连接一个电阻分压器来轻松设置FBP电压，电阻分压器的串联电阻应大于200KΩ，以避免对(V{REF})引脚造成负载影响。此外，FBP引脚也可以直接由外部参考源偏置。为了防止过压，输出电压被限制在40V。

4. 负载连接

将负载连接到CAP引脚而不是(V{OUT})引脚可以提高转换器的效率，因为这样可以使PMOS断开电路中的功率损耗忽略不计。但这种方法的缺点是在关机时CAP节点不能接地，而是会被限制在比(V{CC})低约一个二极管压降的电压。同时，连接到该部分的负载应仅吸收电流，切勿将外部电源强制施加到CAP或(V_{OUT})引脚。

5. 最大输出负载电流计算

最大输出负载电流是多个电路变量的函数，可以通过以下步骤进行估算：

• 步骤一：计算峰值电感电流：使用公式(PK = I{LIMIT}+frac{V{IN} cdot 150 cdot 10^{-6}}{L} mA)，其中LT8410和LT8410 - 1的(I_{LIMIT})分别为25mA和8mA。
• 步骤二：计算电感纹波电流：(RIPPLE =frac{(V{OUT}+1 - V{IN}) cdot 200 cdot 10^{-6}}{L} mA)，若电感纹波电流小于峰值电流，则电路仅在不连续传导模式下工作，此时应增加电感值，使(I{RIPPLE}{PK})。
• 步骤三：计算平均输入电流：(IN(AVG) = I{PK}-frac{I{RIPPLE}}{2} mA)。
• 步骤四：计算标称输出电流：(OUT (NOM) =frac{I{IN(AVG)} cdot V{IN} cdot 0.7}{V_{OUT}} mA)。
• 步骤五：降额输出电流：(OUT = I_{OUT(NOM)} cdot 0.8)。

6. 软启动设计

LT8410系列包含软启动电路，可限制启动期间的峰值开关电流。当FBP引脚电压由(V{REF})引脚的电阻分压器产生时，可以通过在(V{REF})引脚连接一个外部电容（通常为47nF至220nF）来限制启动电流。在芯片从关机状态恢复时，该电容首先放电约70μs，然后内部10μA电流源将(V{REF})引脚缓慢拉至1.235V，从而使(V{OUT})电压缓慢上升到稳压值，降低峰值电感电流。

7. 电路板布局

在PCB布局和元件放置方面，需要特别注意。为了提高效率，应尽可能缩短开关的上升和下降时间。为了防止电磁干扰（EMI）问题，高频开关路径的正确布局至关重要。SW引脚的电压信号具有尖锐的上升和下降沿，应尽量减小连接到该引脚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。此外，FBP引脚和(V_{REF})引脚对噪声敏感，建议减小连接到这两个引脚的所有走线的长度和面积。

四、典型应用电路

文档中给出了多个典型应用电路，如16V输出转换器、34V输出转换器、电容充电器等。这些电路展示了LT8410/LT8410 - 1在不同输入输出条件下的应用，为工程师提供了实际设计的参考。

五、总结

LT8410/LT8410 - 1超低功耗升压转换器以其丰富的特性、广泛的应用领域和详细的设计指南，为电子工程师提供了一个优秀的电源管理解决方案。在实际设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择电感、电容等元件，正确设置输出电压，注意电路板布局，以充分发挥该转换器的性能优势。你在使用这款转换器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。