500mA低噪声、高效率电荷泵演示电路DC863快速上手

一、电路概述

演示电路DC863是一款采用3mmx3mm DFN封装的LTC3203的500mA低噪声、高效率电荷泵转换器。它有三种组装版本，分别是DC863A - A、DC863A - B和DC863A - C，分别采用了LTC3203B、LTC3203 - 1和LTC3203B - 1。DC863A - A被编程为产生3.3V的稳压输出，而DC863A - B/DC863A - C则可产生用户可选的4.5V或5V固定输出电压，输入电压范围为2.7V至5.5V。当输入电压高于2.9V（4.5V输出）、3.1V（5V输出）或全输入范围（3.3V输出）时，输出电流可达500mA。

文件下载：DC863A-A.pdf

二、性能总结

参数	条件	最小值	典型值	最大值
输入电压范围	-	2.7V	-	5.5V
最大输出电流	DC863A - A: VIN > 2.9V; DC863A - B: VIN > 3.1V; DC863A - C: VIN > 2.7V	-	500mA	-
输出电压	VIN > 2.9V, IOUT < 500mA（DC863A - B）	4.32V	4.5V	4.68V
	2.7V < VIN < 2.9V, IOUT < 250mA（DC863A - B）	-	-	-
	VIN > 3.1V, IOUT < 500mA（DC863A - C）	4.8V	5V	5.2V
	2.7V < VIN < 3.1V, IOUT < 150mA（DC863A - C）	-	-	-
	VIN > 2.7V, IOUT < 500mA（DC863A - A）	3.168V	3.3V	3.432V
输出纹波	VOUT = 5V（DC863A - B/-C）, IOUT = 500mA（20MHz BW）	-	50mVP–P	-
	VOUT = 4.5V（DC863A - B/-C）, IOUT = 500mA（20MHz BW）	-	50mVP–P	-
	VOUT = 3.3V（DC863A - A）, IOUT = 500mA（20MHz BW）	-	53mVP–P	-
标称开关频率	-	0.9M或1MHz	-	-
效率	DC863A - B VOUT = 5V, VIN = 2.7V, IOUT = 150mA	-	89.5%	-
	DC863A - C VOUT = 4.5V, VIN = 3.8V, IOUT = 500mA	-	77.4%	-
	DC863A - A VOUT = 3.3V, VIN = 3.0V, IOUT = 500mA	-	71.4%	-

从这些数据中我们可以思考，不同的输入电压和输出电压组合下，效率和输出电流的变化规律是怎样的呢？这对于我们在实际应用中选择合适的输入输出参数有很大的指导意义。

三、快速启动步骤

1. 跳线设置

将跳线置于以下位置：JP1置于“On”，JP2选择5V（或4.5V）。

2. 电源连接

在电源关闭的情况下，将2.7V - 5.5V、1A的电源连接到Vin和GND。

3. 负载连接

将负载连接到Vout和GND。

4. 开启电源

开启输入电源，要注意输入电压不要超过5.5V。

5. 检查输出电压

对于DC863A - B和DC863A - C，Vout应根据JP2的位置测量为5V（可能在4.8V至5.2V之间变化）或4.5V（可能在4.32V至4.68V之间变化）。对于DC863A - A，Vout通常为3.3V，在3.168V至3.432V之间变化。如果没有输出，可暂时断开负载，确保负载设置不过高。

6. 开关控制

将JP1跳线连接到“off”位置可关闭LTC3203，将跳线返回“on”位置可开启LTC3203。

7. 参数调整与观察

在建立了合适的输出电压后，在工作范围内调整负载，并观察输出电压调节、纹波电压、效率和其他参数。

四、工作原理

LTC3203 - 1/LTC3203B/LTC3203B - 1使用开关电容电荷泵将(V_{IN})升压到稳压输出电压。通过电阻分压器感测输出电压，并根据误差信号调制电荷泵输出电流来实现稳压。两相非重叠时钟激活电荷泵开关，飞跨电容的典型充放电频率为1MHz（2x模式）或0.9MHz（1.5x模式）。独特的架构保持相对恒定的输入电流，以实现尽可能低的输入噪声。

电荷泵可以在两种电压转换模式下工作：1.5x或2x。在1.5x模式下，飞跨电容在第一个时钟相位串联充电，在第二个时钟相位并联堆叠在(V{IN})上。在2x模式下，飞跨电容在交替时钟相位从(V{IN})充电，一个电容从(V{IN})充电时，另一个电容堆叠在(V{IN})上并连接到输出。两个飞跨电容异相工作，以最小化输入和输出纹波。

当输入电压高于阈值时，电荷泵以1.5x模式工作；当输入电压低于阈值时，电荷泵以2x模式工作以提高输出电流。通过适当组合这两种模式，可以针对所需的输出电流优化效率和(V_{OUT})纹波。关于突发模式操作、软启动和短路/热保护的详细信息可以在LTC3203的数据手册中找到。大家不妨思考一下，在实际应用中如何根据输入电压和输出需求来选择合适的工作模式呢？

总的来说，DC863电路凭借其多种功能和灵活的工作模式，为电池供电的便携式系统中对高电流有需求且空间受限的应用提供了强大的解决方案。