高效無(wú)電感降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器LTC1503-1.8/LTC1503-2的特性與應(yīng)用

在電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)中，高效、穩(wěn)定的DC/DC轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。今天，我們來(lái)詳細(xì)探討Linear Technology公司的LTC1503-1.8/LTC1503-2這兩款高效無(wú)電感降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，了解它們的特性、工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：LTC1503.pdf

產(chǎn)品特性

輸入輸出特性

• 輸入電壓范圍：2.4V至6V，能適應(yīng)多種電源輸入。
• 固定輸出電壓：LTC1503-1.8輸出1.8V ±4%，LTC1503-2輸出2V ±4%，輸出精度較高。
• 輸出電流：最大可達(dá)100mA，能滿足一些中小功率設(shè)備的需求。

效率優(yōu)勢(shì)

采用開(kāi)關(guān)電容分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率，典型效率比低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器高25%。而且無(wú)需電感，降低了成本和電路復(fù)雜度。

低功耗特性

• 低工作電流：無(wú)負(fù)載時(shí)僅25μA。
• 低關(guān)斷電流：僅5μA，有助于延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。

其他特性

• 600kHz開(kāi)關(guān)頻率：可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和較小的輸出紋波。
• 關(guān)斷功能：關(guān)斷時(shí)將負(fù)載與輸入電壓斷開(kāi)，進(jìn)一步降低功耗。
• 軟啟動(dòng)功能：限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，保護(hù)電路元件。
• 短路和過(guò)溫保護(hù)：提高了電路的可靠性和穩(wěn)定性。

工作原理

降壓電荷泵操作

LTC1503-X有三種降壓模式：2-to-1、3-to-2和1-to-1模式。

• 2-to-1模式：當(dāng)輸入電壓大于輸出電壓的兩倍時(shí)采用。通過(guò)兩個(gè)階段的非重疊時(shí)鐘控制開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電荷從飛跨電容C1轉(zhuǎn)移到輸出電容Cout，使輸出電壓接近輸入電壓的一半，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流倍增，提高效率。
• 3-to-2模式：當(dāng)輸入電壓大于輸出電壓的1.5倍但小于2倍時(shí)采用。需要兩個(gè)飛跨電容和七個(gè)開(kāi)關(guān)，通過(guò)兩個(gè)階段的操作，將電荷從輸入電壓轉(zhuǎn)移到輸出電容，使輸出電壓接近輸入電壓的2/3，同樣能提高功率效率。
• 1-to-1模式：當(dāng)輸入電壓低于輸出電壓的1.5倍時(shí)采用。此時(shí)開(kāi)關(guān)S1和S2串聯(lián)在輸入和輸出之間，效率近似于線性穩(wěn)壓器。

模式選擇和模式跳過(guò)

內(nèi)部比較器根據(jù)輸入輸出電壓差和負(fù)載條件選擇最佳降壓模式。當(dāng)輸出負(fù)載較重導(dǎo)致輸出電壓下降時(shí)，另一個(gè)比較器（COMP2）會(huì)檢測(cè)到并強(qiáng)制電荷泵跳過(guò)到更高輸出電流模式，以維持輸出電壓的穩(wěn)定。

關(guān)斷/軟啟動(dòng)操作

SHDN/SS引腳用于實(shí)現(xiàn)低電流關(guān)斷和軟啟動(dòng)功能。將該引腳電壓拉低至0.35V（典型值）以下，可使器件進(jìn)入關(guān)斷模式；若引腳浮空或由高阻抗的開(kāi)漏輸出驅(qū)動(dòng)，2μA的上拉電流會(huì)使器件進(jìn)入工作模式。通過(guò)在SHDN/SS引腳和地之間連接電容，可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，控制浪涌電流。

應(yīng)用信息

應(yīng)用場(chǎng)景

適用于多種電池供電的便攜式設(shè)備，如手機(jī)、手持電腦、智能卡讀卡器、低功耗DSP電源、便攜式電子設(shè)備和手持醫(yī)療儀器等。

電容選擇

• 輸入輸出電容：建議使用低ESR的陶瓷或鉭電容，容量為10μF或更大，以降低噪聲和紋波。
• 飛跨電容：C1和C2建議使用陶瓷電容，容量在0.47μF至2.2μF之間，低輸出電流應(yīng)用中可使用較小值。

輸出紋波

正常工作時(shí)，輸出引腳會(huì)產(chǎn)生電壓紋波。紋波大小受輸入電壓、輸出電流負(fù)載、輸出電容大小和ESR等因素影響?？赏ㄟ^(guò)增大輸出電容、使用低ESR陶瓷電容或添加RC濾波器等方法降低紋波。

保護(hù)特性

具備熱關(guān)斷和短路保護(hù)功能。當(dāng)結(jié)溫達(dá)到約150°C時(shí)，電荷泵會(huì)關(guān)斷；結(jié)溫降至125°C時(shí)，恢復(fù)工作。短路時(shí)，輸出電流會(huì)限制在20mA（典型值），防止內(nèi)部開(kāi)關(guān)損壞。

布局考慮

為獲得最佳調(diào)節(jié)和噪聲性能，需注意電路板布局。所有電容應(yīng)盡可能靠近輸入和輸出引腳，GND引腳和旁路電容應(yīng)連接到不間斷的接地平面。

封裝信息

LTC1503-1.8/LTC1503-2提供8引腳MSOP和SO封裝，方便不同應(yīng)用場(chǎng)景的選擇。

相關(guān)產(chǎn)品

Linear Technology還提供了一系列相關(guān)的DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，如LTC1474/LTC1475、LTC1502-3.3等，可根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。

總之，LTC1503-1.8/LTC1503-2以其高效、低功耗、集成保護(hù)功能等特點(diǎn)，為電池供電的便攜式設(shè)備提供了一種優(yōu)秀的電源解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，合理選擇電容、優(yōu)化布局，充分發(fā)揮該產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。