許多便攜式手持電子設(shè)備需要小型、高效率的電源轉(zhuǎn)換器解決方案，以延長充電周期或電池更換之間的時間。凌力爾特的新型 LTC3400 系列產(chǎn)品通過在 3mm × 3mm × ThinSOT 封裝中集成一個固定頻率、內(nèi)部補(bǔ)償、同步升壓型轉(zhuǎn)換器來滿足這一需求。1.1MHz 開關(guān)頻率和內(nèi)置特性最大限度地減小了解決方案的占板面積，并允許使用纖巧、扁平的電感器和陶瓷電容器。

采用 ThinSOT 封裝和少量外部元件，一個完整的 90% 效率單節(jié)電池至 3.3V/150mA 轉(zhuǎn)換器僅占用 7mm × 9mm 寶貴的電路板空間。兩節(jié)電池的效率可高達(dá)93%，該解決方案占用的電路板空間最小。外部低電流肖特基二極管雖然不是必需的，但將最大限度地提高效率。

LTC3400 采用一個低于 1V 的輸入電壓工作，并能提供 2.5V 至 5V 范圍內(nèi)的輸出電壓。一旦啟動，LTC3400 將繼續(xù)在一個低至 0.5V 的輸入電壓下工作，唯一的限制是輸入電源能夠提供足夠的電源。該特性免除了增設(shè)大型輸入旁路電容器的需要，從而節(jié)省了電路板空間和成本。參考圖 1，LTC3400 利用額定值為 0.35Ω （N） 和 0.45Ω （P） 的低柵極充電內(nèi)部開關(guān)實現(xiàn)了其高效率。在整個工作溫度范圍內(nèi)，開關(guān)電流限值保證大于 600mA，單節(jié) AA 電池輸入可實現(xiàn) 0.5W 的輸出功率，兩節(jié)電池的輸出功率為 1W。電流模式控制可提供出色的輸入線路和輸出負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。斜率補(bǔ)償與電路一起內(nèi)置，無論輸入電壓如何，都能保持恒定的電流限制閾值。內(nèi)部反饋環(huán)路補(bǔ)償消除了對外部元件的需求，從而降低了總體成本并簡化了設(shè)計過程。

圖1.LTC3400 框圖

突發(fā)模式?工作模式僅在需要將輸出電壓保持在調(diào)節(jié)帶內(nèi)時使電源轉(zhuǎn)換器循環(huán)打開，從而提高了輕負(fù)載下的轉(zhuǎn)換器效率。一旦輸出電壓處于穩(wěn)壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)換器將切換到睡眠狀態(tài)，從而顯著降低柵極電荷損耗和靜態(tài)電流。LTC3400 包括突發(fā)模式功能，而 LTC3400B 則沒有，因而選擇在較輕的負(fù)載條件下保持固定頻率操作。采用突發(fā)模式操作時，LTC3400 僅消耗 19μA 的靜態(tài)電流。除了這個微小的差異之外，LTC3400 和 LTC3400B 是相同的。關(guān)斷輸入可采用高于任一 V 的標(biāo)準(zhǔn) CMOS 邏輯驅(qū)動在或 V外（最大6V），遲滯為250mV。停機(jī)模式中的靜態(tài)電源電流為 <1μA。停機(jī)遲滯允許簡單的阻性上拉至 V在用于連續(xù)運行。

單節(jié)電池至3.3V、500mW轉(zhuǎn)換器，采用7 × 9mm

圖2所示電路將單節(jié)電池輸入轉(zhuǎn)換為3.3V，同時占用最小的電路板空間。本設(shè)計采用微型陶瓷輸入和輸出電容器。最大輸出電流為150mA。效率與負(fù)載電流的關(guān)系如圖3所示。40mA至100mA負(fù)載階躍響應(yīng)如圖4所示示波器照片所示。從突發(fā)模式操作到固定頻率操作的轉(zhuǎn)換如圖5所示。請注意，使用突發(fā)模式操作的峰峰值紋波電壓仍小于1%。該電路還可與2節(jié)電池輸入配合使用，提供高達(dá)1W的輸出功率。2節(jié)電池輸入將效率提高了幾點（圖3），這主要是由于所需的輸入電流較低。

圖2.單節(jié)電池至3.3V同步升壓轉(zhuǎn)換器。

圖3.圖2電路的效率與負(fù)載電流的關(guān)系

圖4.圖40電路的100mA至2mA負(fù)載階躍響應(yīng)。

圖5.圖2電路的固定頻率和突發(fā)模式操作。

鋰離子至5V、1.6W高效轉(zhuǎn)換器

某些類型的便攜式設(shè)備仍然需要5V電源，通常功率水平較低。以最小的成本和電路板空間開發(fā)這種電壓是有利的，但不是以犧牲良好的效率為代價。圖6所示電路是一個完整的5V、300mA電源轉(zhuǎn)換器，峰值效率為93%（圖7）。圖6所示電路采用單節(jié)鋰離子電池供電，在約90mA至30mA的負(fù)載范圍內(nèi)提供240%或更高的效率。與前面的電路一樣，采用陶瓷輸入和輸出電容器。總板面積僅為8mm×9mm。建議為該電路使用小型、廉價的肖特基整流器，因為它可將效率提高約2%至3%。該電路與固定3.3V輸入配合使用同樣適用于需要廉價、高效5V電源的點調(diào)節(jié)應(yīng)用。

圖6.單節(jié)鋰電池至5V、300mA轉(zhuǎn)換器。

圖7.圖6電路的效率與負(fù)載電流的關(guān)系

組件選擇

LTC3400 僅需幾個外部組件即可構(gòu)建各種低電壓、低功率轉(zhuǎn)換器。正確選擇這些組件將確保最佳性能。最重要的元件是電感器。一些制造商提供了適合與 LTC3400 配合使用的電感器 （參見表 1）。選擇這些是因為它們的性能特點、小尺寸和低成本。X5R 陶瓷 V在和 V外建議將旁路電容器與 LTC3400 配合使用。一個簡單的分壓器程序V外:

最后，可以在同步整流器上增加一個可選的肖特基二極管，以最大限度地提高效率。

結(jié)論

采用 ThinSOT 封裝的 LTC3400 和 LTC3400B 可產(chǎn)生非常緊湊、高效率的電源轉(zhuǎn)換器。保證單節(jié)電池操作。在不犧牲性能的情況下，將外部元件數(shù)量降至最低。

審核編輯：郭婷