探索LTC3526-2/LTC3526B-2：高性能同步升压DC/DC转换器的奥秘

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。今天，我们就来深入探讨一下Linear Technology公司的LTC3526-2/LTC3526B-2同步升压DC/DC转换器，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

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一、产品概述

LTC3526-2/LTC3526B-2是一款同步、固定频率的升压DC/DC转换器，具有输出断开功能。它采用了同步整流技术，能够在2mm×2mm的DFN封装中实现高效率。该转换器的启动电压低至850mV，启动后可在低至500mV的输入电压下工作，有效延长了单节AA/AAA电池供电产品的电池寿命。

二、产品特性

（一）强大的输出能力

• 可从单节碱性/NiMH电池提供3.3V/100mA的输出，或从两节电池提供3.3V/200mA的输出。
• 输入电压启动范围为850mV，工作范围为0.5V至5V，输出电压范围为1.6V至5.25V。

（二）高效率运行

• 最高效率可达94%，能有效降低功耗，提高能源利用率。

（三）多种工作模式

• Burst Mode® 操作：LTC3526-2在轻载条件下采用Burst Mode操作，静态电流仅为9µA，可进一步降低功耗。
• 低噪声PWM操作：LTC3526B-2具有低噪声PWM操作模式，适用于对噪声敏感的应用。

（四）其他特性

• 输出断开功能：可实现真正的输出断开，避免电池反向电流，提高系统安全性。
• 2MHz固定频率操作：可使用小型、低剖面的电感器和陶瓷电容器，减小解决方案的尺寸。
• 集成软启动：可防止启动时的浪涌电流，保护电路元件。
• 电流模式控制与内部补偿：提供出色的线路和负载调节能力，减少外部元件数量。
• 逻辑控制关机：关机电流小于1µA，可有效节省功耗。
• 抗振铃控制：消除不连续模式下电感器的高频振铃，降低EMI干扰。
• 低剖面DFN-6封装：尺寸为2mm×2mm×0.75mm，适合空间受限的应用。

三、应用场景

LTC3526-2/LTC3526B-2适用于多种应用场景，包括但不限于：

• 医疗仪器：对电源稳定性和低功耗要求较高，该转换器的高性能特性能够满足医疗设备的需求。
• 基于闪存的MP3播放器：可提供稳定的电源，延长电池续航时间。
• 降噪耳机：低噪声操作模式可减少对音频信号的干扰，提高音质。
• 无线鼠标：低功耗特性可延长鼠标的电池使用寿命。
• 蓝牙耳机：为蓝牙耳机提供稳定的电源，确保其正常工作。

四、电气特性

（一）关键参数

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
最小启动输入电压	(I_{LOAD}= 1mA)	-	0.85	1	V
输出电压调整范围	-	1.7	-	5.25	V
反馈引脚电压	-	1.165	1.195	1.225	V
反馈引脚输入电流	(V_{FB}= 1.30V)	-	1	50	nA
静态电流 - 关机	(V{SHDN} = 0V)，不包括开关泄漏，(V{OUT} = 0V)	-	0.01	1	µA
静态电流 - 活动	在(V_{OUT})非开关状态下测量	-	250	500	µA
静态电流 - Burst	在(V_{OUT}) (FB > 1.230V)（仅LTC3526-2）测量	-	9	18	µA
N沟道MOSFET开关泄漏电流	(V_{SW} = 5V)	-	0.1	5	µA
P沟道MOSFET开关泄漏电流	(V{SW} = 5V)，(V{OUT} = 0V)	-	0.1	10	µA
N沟道MOSFET开关导通电阻	(V_{OUT} = 3.3V)	-	0.4	-	Ω
P沟道MOSFET开关导通电阻	(V_{OUT}= 3.3V)	-	0.6	-	Ω
N沟道MOSFET电流限制	-	500	700	-	mA
电流限制延迟到输出	（注3）	-	60	-	ns
最大占空比	(V{FB} = 1.15V) (V{OUT} = 5V)	85	90	-	%
最小占空比	(V_{FB}=1.3V)	-	-	0	%
开关频率	-	1.8	2	2.4	MHz
SHDN引脚输入高电压	-	0.9	-	-	V
SHDN引脚输入低电压	-	-	-	0.3	V
SHDN引脚输入电流	(V_{SHDN}= 1.2V)	-	0.3	1	µA
(V_{SHDN}= 3.3V)	-	1	2	µA

（二）注意事项

• 绝对最大额定值：超过绝对最大额定值的应力可能会对器件造成永久性损坏，长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能会影响器件的可靠性和寿命。
• 工作温度范围：LTC3526E-2保证在0°C至85°C范围内满足性能规格，-40°C至85°C的工作温度范围通过设计、特性化和统计过程控制来保证。
• 电流测量：电流测量是在输出不开关时进行的。
• 过温保护：该IC包括过温保护，旨在在瞬间过载条件下保护器件。当过热保护激活时，结温将超过125°C。连续在指定的最大工作结温以上运行可能会导致器件性能下降或故障。

五、典型性能特性

（一）效率与负载电流和输入电压的关系

通过图表可以看出，该转换器在不同的输入电压和负载电流下都能保持较高的效率，特别是在轻载条件下，效率表现尤为出色。

（二）其他性能特性

还包括无负载输入电流与输入电压的关系、启动延迟时间与输入电压的关系、Burst Mode阈值电流与输入电压和输出电压的关系等，这些特性为工程师在设计时提供了重要的参考依据。

六、引脚功能

（一）SW（引脚1）

开关引脚，连接电感器和输入电压。为减少EMI，应尽量缩短和加宽PCB走线长度。

（二）GND（引脚2）

信号和电源接地，提供输入和输出电容器负极与地之间的短直接PCB路径。

（三）(V_{IN})（引脚3）

输入电源引脚，需连接至少1µF的陶瓷去耦电容器到地，使用短直接PCB走线。

（四）SHDN（引脚4）

逻辑控制关机输入，内部有4MΩ下拉电阻。高电平为正常操作，低电平为关机，静态电流小于1µA。

（五）FB（引脚5）

反馈输入到(g_{m})误差放大器，通过连接电阻分压器来调节输出电压。

（六）(V_{OUT})（引脚6）

输出电压感测和内部同步整流器的漏极，到输出滤波电容器的PCB走线应尽量短而宽。

（七）GND（暴露焊盘引脚7）

暴露焊盘必须焊接到PCB接地平面，作为额外的接地连接和散热途径。

七、工作原理

（一）低电压启动

该转换器包括一个独立的启动振荡器，可在0.85V（典型值）的输入电压下启动。启动时提供软启动和浪涌电流限制，当输入或输出电压超过1.4V（典型值）时，进入正常工作模式。

（二）低噪声固定频率操作

内部振荡器将开关频率设置为2MHz，可使用小型电感器和电容器，减小解决方案的尺寸。

（三）软启动

内部软启动电路可在约0.5ms内将峰值电感器电流从零缓慢斜坡上升到700mA（典型值），允许启动重载。

（四）关机

通过将SHDN引脚拉低至0.3V以下实现关机，拉高至0.8V以上（典型值）启用。需注意避免进入专有测试模式，可采用电阻分压器等方法控制SHDN电压。

（五）误差放大器

跨导误差放大器的正输入内部连接到1.195V参考电压，负输入连接到FB引脚，通过外部电阻分压器从输出电压到地来编程输出电压。

（六）电流传感

无损电流传感将N沟道MOSFET开关的峰值电流信号转换为电压，并与内部斜率补偿相加，与误差放大器输出比较以提供PWM的峰值电流控制命令。

（七）电流限制

电流限制比较器在达到阈值时关闭N沟道MOSFET开关，典型延迟为60ns，峰值开关电流限制在约700mA。

（八）零电流比较器

监测电感器电流，当电流降至约30mA时关闭同步整流器，防止电感器电流极性反转，提高轻载效率。

（九）同步整流器

P沟道MOSFET同步整流器仅在(V{OUT }>(V{IN }+0.24 ~V))时启用，以控制浪涌电流和防止电感器电流失控。

（十）抗振铃控制

在不连续电流模式操作期间，通过在电感器上连接电阻来防止SW引脚的高频振铃，减少EMI辐射。

（十一）输出断开

设计允许真正的输出断开，消除内部P沟道MOSFET整流器的体二极管导通，使输出在关机时可降至零伏，减少输入源电流消耗，同时限制启动时的浪涌电流。

（十二）热关机

当管芯温度超过160°C时，进入热关机状态，所有开关关闭，软启动电容器放电，管芯温度下降约15°C时重新启用。

（十三）Burst Mode操作

LTC3526-2在轻载时自动进入Burst Mode操作，负载增加时返回固定频率PWM模式。通过调整电感器值可改变进入Burst Mode操作的负载电流。在Burst Mode操作中，仍以2MHz的固定频率开关，使用相同的误差放大器和环路补偿进行峰值电流模式控制，可最大限度地提高轻载效率。LTC3526B-2则具有连续PWM操作模式，在非常轻载时会出现脉冲跳过操作。

八、应用信息

（一）(V{IN }>V{OUT })操作

即使输入电压高于所需输出电压，该转换器仍能保持电压调节，但效率较低，最大输出电流能力也会降低。

（二）短路保护

输出断开功能允许输出短路，同时保持内部设定的最大电流限制。在短路条件下，峰值开关电流限制降低至400mA（典型值），以减少功耗。

（三）肖特基二极管

虽然不是必需的，但在SW到(V_{OUT })之间添加肖特基二极管可提高约2%的效率，但会影响输出断开和短路保护功能。

（四）PCB布局指南

高速操作要求对电路板布局给予仔细关注。建议采用大面积接地引脚铜区域以降低管芯温度，多层板并带有独立接地平面是理想选择，但并非绝对必要。

九、组件选择

（一）电感器选择

由于2MHz的快速开关频率，可使用小型表面贴装芯片电感器。电感值在1.5µH至3.3µH之间适用于大多数应用，较大的电感值可提供更大的输出电流能力并降低Burst Mode阈值，但超过10µH会增加尺寸而输出电流能力提升有限。推荐使用高频铁氧体磁芯电感材料，以减少频率相关的功率损耗，提高效率。同时，电感器应具有低ESR和足够的峰值电流承载能力，建议使用屏蔽电感器以减少辐射噪声。

（二）输出和输入电容器选择

使用低ESR电容器可最小化输出电压纹波，多层陶瓷电容器是理想选择，4.7µF至10µF的输出电容器适用于大多数应用，更大的值可获得更低的输出电压纹波和更好的瞬态响应。内部环路补偿设计适用于4.7µF或更大的输出电容器，也可使用低ESR钽电容器。对于大负载瞬变的应用，可采用小陶瓷电容器与大钽电容器并联或在反馈分压器顶部电阻上跨接小前馈电容器的方法来改善瞬态响应。低ESR输入电容器可减少输入开关噪声和电池峰值电流，陶瓷电容器是输入去耦的良好选择，应尽量靠近器件放置，2.2µF的输入电容器适用于大多数应用。

十、典型应用

文档中给出了多个典型应用电路，包括单节电池到1.8V、3.3V转换器，两节电池到3.3V、5V转换器，以及锂电池到5V转换器等，同时还展示了不同应用下的效率与负载电流的关系图表，为工程师提供了实际设计的参考。

十一、相关部件

文档还列出了一些相关的部件，如LTC3526/LTC3526B、LTC3526L/LTC3526LB、LTC3525L-3等，这些部件在输出电流、开关频率、效率等方面各有特点，可根据具体应用需求进行选择。

通过以上对LTC3526-2/LTC3526B-2同步升压DC/DC转换器的详细介绍，相信大家对该产品有了更深入的了解。在实际设计中，工程师们可以根据具体的应用场景和需求，充分发挥该转换器的优势，设计出高性能、高效率的电源管理电路。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。