LT1317/LT1317B：微功耗600kHz PWM DC/DC转换器的设计与应用

在电子设备的电源设计中，DC/DC转换器扮演着至关重要的角色。今天我们来详细探讨Linear Technology公司推出的LT1317/LT1317B微功耗600kHz PWM DC/DC转换器，看看它有哪些特点、如何应用以及设计时需要注意的要点。

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一、产品概述

LT1317/LT1317B是固定频率的升压型DC/DC转换器，输入电压范围为1.5V至12V，适用于多种低功耗应用场景。它们的主要区别在于轻载时的工作模式：LT1317在轻载时会自动切换到节能的Burst Mode™工作模式，而LT1317B则不会进入Burst Mode，以牺牲轻载效率为代价消除了低频输出纹波。

主要特性

1. 低静态电流：LT1317的无负载静态电流为100µA，关机时降至30µA。
2. 宽输入电压范围：可在1.5V至12V的输入电压下工作。
3. 固定频率工作：600kHz的固定频率，有助于减少电磁干扰（EMI）。
4. 启动能力强：能够在满载情况下启动。
5. 低电池检测功能：内置低电池检测器，在关机时仍能保持工作。
6. 开关性能优越：内部NPN功率开关可处理500mA电流，压降仅为300mV。
7. 封装形式：提供MS8和SO - 8封装。

应用领域

适用于蜂窝电话、无绳电话、寻呼机、GPS接收器、电池备份、便携式电子设备、血糖仪和诊断医疗仪器等。

二、典型应用电路

文档中给出了一个2节电池升压到3.3V的典型应用电路（图1）。该电路通过合理选择电感、电容和电阻等元件，实现了稳定的电压输出。同时，还给出了不同输入电压下的转换效率曲线，方便工程师评估电路性能。

三、电气特性

静态电流

• LT1317在不切换且VSHDN = 2V时，静态电流典型值为100µA，最大值为160µA。
• LT1317B在VSHDN = 2V且切换时，静态电流典型值为4.8mA，最大值为7.5mA。

反馈电压

反馈电压VFB典型值为1.24V，范围在1.20V至1.26V之间。

开关电流限制

在VIN = 2.5V、占空比为30%的条件下，开关电流限制典型值为800mA，最大值可达1350mA。

振荡频率

开关频率fOSC典型值为620kHz，范围在520kHz至720kHz之间。

四、工作原理

LT1317工作模式

LT1317结合了电流模式、固定频率PWM架构和Burst Mode微功耗操作，以在轻载时保持高效率。误差放大器将FB引脚的电压与内部1.24V带隙基准进行比较，生成误差信号VC。当VC下降到滞后比较器A1的偏置电压以下时，A1输出变低，除1.24V基准、误差放大器和低电池检测器外的所有电路关闭，此时总电流消耗为100µA。随着输出负载增加，FB电压下降，VC增加，A1输出变高，使IC的其余部分启用。开关电流最初限制在约250mA。如果负载较轻，输出电压（和FB电压）会增加，直到A1输出变低，关闭LT1317的其余部分，从而产生低频纹波电压。这种Burst Mode操作可保持输出稳定，并降低IC的平均电流，即使在300µA或更低的负载电流下也能实现高效率。

LT1317B工作模式

LT1317B与LT1317的不同之处在于，A1的偏置点设置得较低，使得最小开关电流可以降至50mA以下。因此，在轻载时没有Burst Mode操作，设备以恒定频率持续切换，消除了低频输出电压纹波，但牺牲了轻载效率。

五、设计要点

布局注意事项

LT1317高速切换电流，因此布局对性能至关重要。输入电容CIN必须靠近IC封装放置（<5mm），否则可能导致调节问题或振荡。同时，应尽量减小FB引脚和VC引脚的走线面积，以降低EMI。

元件选择

1. 电感：适合与LT1317一起使用的电感应具备低600kHz核心损耗、能够处理峰值开关电流而不饱和以及低DCR等特性。文档中推荐了几种合适的电感，如Murata - Erie的LQH3C100、Coilcraft的DO1608 - 103等。
2. 电容：输出端应使用低ESR电容，如C或D封装的固体钽电容，电容值范围为10µF至330µF，ESR在0.1Ω至0.5Ω之间。陶瓷电容也是一种选择，但由于其极低的ESR可能会导致环路稳定性问题，需要调整补偿元件。输入旁路电容的ESR要求相对较低，可使用10µF陶瓷或10µF A封装的钽电容。
3. 二极管：大多数应用电路推荐使用Motorola MBR0520L表面贴装肖特基二极管。在低电流应用中，可使用1N4148，但效率会受到影响。在高电压输出应用中，1N4148的额外压降占输出电压的比例较小，效率损失也较小。在通孔应用中，1N5818是最佳选择。

频率补偿

LT1317具有外部补偿引脚（VC），可优化电路的频率响应。大多数情况下，图1中使用的值即可工作，但有些电路可能需要额外的补偿。可通过试验和误差方法确定必要的元件值，以实现最佳的瞬态响应和稳定性。

低电池检测

LT1317的低电池检测器是一个简单的PNP输入增益级，具有开集电极NPN输出。负输入内部连接到200mV ±5%的基准，正输入为LBI引脚。设置低电池检测触发点时，R1和R2的值应足够低，以避免LBI引脚的偏置电流引起较大误差。

六、典型应用案例

文档中给出了多个典型应用案例，包括单节锂离子电池升压到3.3V的SEPIC转换器、5V到12V的升压转换器、2节电池升压到5V的DC/DC转换器等，并提供了相应的效率曲线，为工程师的设计提供了参考。

七、总结

LT1317/LT1317B是两款性能出色的微功耗DC/DC转换器，具有宽输入电压范围、低静态电流、高效率等优点。在设计过程中，工程师需要注意布局、元件选择、频率补偿和低电池检测等方面的问题，以确保电路的性能和稳定性。希望本文能为电子工程师在使用LT1317/LT1317B进行电源设计时提供有价值的参考。你在使用这类DC/DC转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。