LTC1261：高效開關(guān)電容穩(wěn)壓電壓逆變器的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是電源管理方面，高效、穩(wěn)定且功能多樣的電壓轉(zhuǎn)換芯片一直是工程師們追求的目標(biāo)。今天，我們來深入探討 Linear Technology 公司的 LTC1261 開關(guān)電容穩(wěn)壓電壓逆變器，一起了解它的特性、應(yīng)用及相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

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1. 特性亮點(diǎn)

1.1 單正電源產(chǎn)生負(fù)電壓

LTC1261 能夠從單正電源產(chǎn)生穩(wěn)壓負(fù)電壓，例如可以從 3V 電源提供穩(wěn)壓 -5V 輸出。這一特性在很多需要負(fù)電源的應(yīng)用場景中非常實(shí)用，像 GaAs FET 偏置發(fā)生器、負(fù)電源發(fā)生器等。

1.2 低輸出紋波與低功耗

它的輸出紋波典型值低至 5mV，能為對(duì)電源質(zhì)量要求較高的電路提供穩(wěn)定的電源。同時(shí)，其電源電流典型值為 600μA，在關(guān)機(jī)模式下，電源電流可降至 5μA，有效降低了功耗，適用于電池供電系統(tǒng)。

1.3 輸出電流與電壓靈活性

該芯片最大可提供 15mA 的輸出電流，并且支持可調(diào)或固定輸出電壓。此外，它只需要三到四個(gè)外部電容，采用 SO - 8 封裝，節(jié)省了電路板空間。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 GaAs FET 偏置

在 GaAs FET 偏置發(fā)生器中，LTC1261 可提供精確的負(fù)偏置電壓，確保 FET 器件穩(wěn)定工作。利用它可以根據(jù)不同的 FET 器件和應(yīng)用需求，靈活調(diào)整輸出電壓，滿足各種偏置要求。

2.2 負(fù)電源生成

在一些單電源系統(tǒng)中，需要負(fù)電源來滿足特定電路的工作需求，LTC1261 可以方便地從單正電源生成負(fù)電源，為系統(tǒng)提供完整的電源解決方案。

2.3 電池供電系統(tǒng)

由于其低功耗特性，LTC1261 非常適合用于電池供電系統(tǒng)，有助于延長電池的使用壽命，同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3. 工作模式

3.1 倍壓模式（Doubler Mode）

在倍壓模式下，LTC1261 可以產(chǎn)生負(fù)輸出電壓，其幅值最大可達(dá)電源電壓，此時(shí) VCC 和輸出端之間的電壓最大為 2 倍 VS。該模式下只需要一個(gè)飛跨電容，LTC1261CS8 總是配置為倍壓模式，而 LTC1261CS 則通過在 C1? 和 C2? 引腳之間連接一個(gè)飛跨電容來配置為倍壓模式，C1? 和 C2? 引腳浮空。

3.2 三倍壓模式（Tripler Mode）

LTC1261CS 可以工作在三倍壓模式，能產(chǎn)生高達(dá)兩倍電源電壓的負(fù)輸出電壓，VCC 和輸出端之間的總電壓最大可達(dá) 3 倍 VS。例如，可從 3.3V 單正電源產(chǎn)生 -5V 輸出。不過，該模式需要兩個(gè)外部飛跨電容，分別連接在 C1? 和 C1? 以及 C2? 和 C2? 之間。需要注意的是，在該模式下要確保輸入 - 輸出總電壓不超過 12V，否則可能會(huì)損壞芯片。

4. 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 電容選擇

• 電容大小：輸入電容應(yīng)盡可能靠近芯片封裝，其值至少為飛跨電容的五倍。一般來說，飛跨電容可選用 0.1μF 的陶瓷電容。輸出電容在對(duì)輸出紋波不敏感的應(yīng)用中可小至 1μF，若要達(dá)到規(guī)定的輸出紋波，使用 0.1μF 飛跨電容時(shí)，輸出電容應(yīng)至少為 3.3μF。
• 電容 ESR：輸出電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）過高可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)環(huán)路誤判，使輸出電壓人為降低。為避免這種情況，可在大輸出電容上并聯(lián)一個(gè) 0.1μF 的陶瓷電容。而飛跨電容的 ESR 雖然在一定程度上能降低峰值電流和尖峰幅度，但過大的 ESR 會(huì)影響芯片的輸出電流能力。

4.2 電阻選擇

固定輸出版本的 LTC1261 無需外部電阻，而可調(diào)版本則需要使用電阻分壓器將輸出信號(hào)分壓，使 ADJ 引腳相對(duì)于 VOUT 為 1.24V。14 引腳的可調(diào)版本內(nèi)置電阻串，通過不同的引腳連接方式可提供多種輸出電壓選項(xiàng)。

4.3 輸出紋波與濾波

輸出紋波主要來自輸出電容的電壓降和調(diào)節(jié)環(huán)路的頻率響應(yīng)。為降低輸出紋波，可使用較大的輸出電容，或在 ADJ 引腳（固定輸出版本為 COMP 引腳）連接一個(gè) 100pF 的電容到地進(jìn)行補(bǔ)償。若需要極低的輸出紋波（< 5mV），可使用 RC 或 LC 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行額外的輸出濾波。

5. 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，如 3.3V 輸入 -4.5V 輸出、5V 輸入 -4V 輸出等不同輸入輸出組合的 GaAs FET 偏置發(fā)生器，以及低輸出電壓發(fā)生器、最小元件數(shù) -4V 發(fā)生器等。這些電路為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了參考，可根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇和調(diào)整。

6. 總結(jié)

LTC1261 開關(guān)電容穩(wěn)壓電壓逆變器以其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和靈活的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，為電子工程師在電源管理設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。在使用過程中，合理選擇電容、電阻等外部元件，注意輸出紋波和濾波等問題，能夠充分發(fā)揮該芯片的性能，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的電源電路。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似芯片的使用難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。