各種電壓源（如汽車電池、未穩壓的墻上變壓器和工業電源）需要穩壓，以便在惡劣的輸入瞬態條件下提供穩定的輸出電壓。簡單、堅固且相對便宜的線性穩壓器提供了一種解決方案。它們產生低輸出紋波并提供出色的電源紋波抑制，但在高輸入輸出比下，效率低、功耗高和熱約束是問題。

線性解決方案的典型替代方案是高壓單片降壓型開關穩壓器。開關穩壓器具有高效率、出色的線路和負載調整率以及良好的動態響應，但具有多個輸出的系統需要多個開關穩壓器。這會迅速推高電源成本、空間要求、設計工作量和噪聲。

更好的解決方案在單個封裝中結合了開關穩壓器和線性穩壓器的優勢。LT3500 通過在 3mm × 3mm 12 引腳 DFN 封裝中集成了一個高頻開關穩壓器和一個線性穩壓器來實現這一點，從而免除了在雙輸出系統中增設第二個開關穩壓器的需要。

獲得二合一并更改...

一個常見的電源問題是從高壓電源產生3.3V和2.5V電源軌。為解決這一問題，LT3500 的開關穩壓器高效地將高電壓輸入轉換為 3.3V，而線性穩壓器 — 加上一個外部 NPN 晶體管 — 則從開關穩壓器的 2.5V 輸出產生 3.3V 電壓。您可以以一個小包的成本獲得兩個輸出。

...或者，只是打敗熱度

在高電壓輸入、單輸出系統中，由于低輸出紋波和電源抑制，線性調節是首選，但散熱是一個問題，LT3500 還提供了一種優雅的解決方案。例如，如果需要一個線性穩壓的 3.3V 輸出，LT3500 的開關穩壓器能夠高效地將輸入電壓降壓至 3.6V。集成的線性穩壓器（加上一個外部 NPN）可以從 3.3V 產生干凈的 3.6V，同時散熱最小。

LT3500 的特性

LT?3500 的開關穩壓器是一款具有一個內部 2.3A 開關的恒定頻率、電流模式 PWM 降壓型 DC/DC 轉換器。3V–36V 的寬輸入范圍使得 LT3500 非常適合于調節來自多種電源的電源，包括汽車電池、24V 工業電源和未穩壓的墻上適配器。

圖1.雙通道降壓轉換器，用于 5V/1A 和 3.3V/1A。

開關頻率可通過單個電阻器從 RT/Sync 引腳設置為地，可在 250kHz 至 2.2MHz 范圍內設置，或者通過用方波驅動引腳在同一范圍內同步。可編程頻率范圍和同步功能可實現效率和外部組件尺寸之間的優化。逐周期電流限制、頻率折返和熱停機功能可保護 LT3500 免受有害故障情況的影響。

圖2.LT3500開關穩壓器效率。

除了開關穩壓器之外，LT3500 還包含一個內部 NPN 晶體管，該晶體管能夠提供具有反饋控制的 13mA 電流，該晶體管可配置為線性穩壓器或線性穩壓器控制器。LT3500 的軟起動功能可控制輸出電壓的斜坡速率，從而消除了啟動期間的輸入電流浪涌，同時在開關穩壓器和線性輸出之間提供輸出跟蹤。SHDN引腳具有一個具有電流遲滯的精確門限，使用戶能夠設置欠壓閉鎖。LT3500 提供了集電極開路電源良好標志，當兩個輸出上的輸出電壓上升到其編程值的 90% 以上時發出信號。當輸出處于穩壓狀態時，PG引腳具有高阻抗，通常用于系統復位功能。當輸出處于穩壓狀態時，PG 引腳處于活動狀態，并用作輸出斷開器件的驅動信號。在停機模式中，LT3500 吸收的靜態電流小于 12μA。

高壓降壓穩壓器和低紋波線性穩壓器

高壓降壓穩壓器最常見的應用之一是作為其他電源的前置穩壓器。前置穩壓器必須不受苛刻輸入瞬變的影響，因為它可為其他下游穩壓器產生穩定的輸出電壓。在關注噪聲和紋波的系統中，通常使用線性穩壓器將開關穩壓器的輸出降壓至所需電壓。

如圖 3500 所示，LT1 和一個外部 NPN 晶體管非常適合這些類型的應用。該電路接受6V至36V的輸入，并產生一個5V中間輸出。LT3500 的線性穩壓器被配置為一個用于外部 NPN 的控制器，其輸出設定為 3.3V。請注意，雖然每個單獨輸出的額定負載電流為2A，但此處兩個輸出的總和必須小于2A。此外，必須注意不要違反外部NPN的最大功耗。

圖1所示的3A負載電流下的輸出紋波比較說明了使用線性調節來降低開關紋波和噪聲的好處。LT3500 線性穩壓器的出色 PSRR 相對于頻率如圖 4 所示。

圖3.5V 和 3.3V 輸出紋波波形。

圖4.PSRR 與頻率的關系 V輸出2對于圖 1 中所示的應用。

高電壓在， 低 V外，并解決了升壓引腳問題

在高頻下操作 LT3500 允許使用小型低成本電感器和陶瓷電容器，同時保持低輸出紋波。但是，由于最小時間限制（T開（分鐘）< 140ns） 高 V在-to-V外比率可能導致輸出紋波增加。LT3500 的可調頻率允許用戶優化外部組件尺寸，而不管 V在-to-V外率。

高電壓在-to-V外比率也會給大多數單芯片降壓型穩壓器帶來升壓引腳問題。當所需的輸出電壓不足以完全打開輸出開關時，升壓電壓必須從輸入電壓或其他可用電壓得出。從輸入端獲取升壓電壓會帶來幾個問題。首先，由于從升壓引腳到開關引腳的壓降較大，開關穩壓器效率受到影響。其次，升壓引腳暴露于高輸入瞬變，這可能會違反其額定值。LT3500 通過采用片內線性穩壓器產生升壓電壓來緩解升壓電壓問題，如圖 5 所示。該電路產生自己的3.3V升壓軌，以在1.8V至4V范圍內調節5.36V。

圖5.1.8V/2A 降壓型穩壓器。

高效線性穩壓器

在許多降壓應用中，線性穩壓器因其出色的PSRR和輸出紋波而成為首選，但由于效率低或熱約束而未使用。圖6顯示了另一種將開關穩壓器和線性穩壓器的優點最佳組合的方法，從而形成高效率、低噪聲穩壓器。開關穩壓器輸出設置為將4.5V至36V輸入電壓范圍降壓至3.5V，線性控制器設置為從開關穩壓器的3.3V輸出產生3.5V。由于NMOS調整器件兩端僅200mV，線性穩壓器的效率僅比僅開關穩壓器解決方案低6%，并進一步降低了輸出紋波。該應用的效率與負載電流的關系如圖7所示。

圖6.高效線性穩壓器。

圖7.圖6應用的效率與負載電流的關系。

NPN 或 NMOS 調整管

NPN或NMOS調整管在配置為線性控制器時都能很好地工作，但每種都有其優點和缺點。

在短路線性輸出故障期間，通過NPN的電流被限制為βNPN?我低密度降低（最大），而通過 NMOS 的電流基本上是無限的。由于最大NPN電流通常小于最大開關穩壓器電流，短路輸出將標記為錯誤，但不會影響開關穩壓器輸出（假設開關穩壓器負載加上短路線性負載小于2A）。NMOS 上的輸出短路可能會導致兩個輸出都崩潰為零。

線性控制器要調節的最小輸入電壓為 V輸出2+ （V是或 VGS最大負載時）+ 1.2V。五世是對于NPN，通常為0.7V，而NMOS的范圍為1.8V至4.5V，具體取決于晶體管尺寸。例如，1.8V輸出的最小輸入電壓通常為NPN調整管的3.8V和低閾值NMOS晶體管的5V。

線性穩壓器的功率損耗只是器件兩端的壓降乘以流過器件的電流。NMOS晶體管的尺寸可以使得器件可以用V操作DS低于大多數NPN晶體管的飽和電壓，從而降低功率損耗（提高效率）。

多輸出應用

當今許多系統的趨勢是從單個高壓源提供多個穩壓，以優化性能。當使用多個開關穩壓器時，拍頻和輸出紋波會導致某些系統出現問題。圖8中的應用電路通過同步開關穩壓器和提供低紋波線性輸出來解決這些問題。

圖8.三路輸出應用。

圖 3500 中的 LT8 可在 6V 和 20V 之間降壓至 3.3V。3.3V 輸出饋給 LTC3411，LTC1 產生 8.1V 電壓，并為 NMOS 調整管提供漏極電壓。NMOS 的輸出提供了一個由 LT2 控制的低紋波 3500.3411V 輸出。在強制連續模式下操作 LTC3 會在其 SW 引腳上產生一個 3.3500V 方波，該方波用于將 LT3411 同步至 LTC9，從而消除任何系統拍頻。應用開關波形如圖3500所示。LT10 控制啟動，并通過 SHDN、SS 和 PG 引腳提供電源良好信息，如圖 <> 所示。

圖9.圖8應用的同步開關波形。

圖 10.圖8應用的啟動波形。

每個輸出的電流能力必須在考慮整個系統的情況下確定。LTC3411 的最大輸出電流為 1.25A，必須在 1.8V 和 1.2V 輸出之間共享。LT3500 為 LTC3411 供電，因此至 3.3V 軌的可用電流取決于剩余的任何功率。例如，假設1.2V輸出的最大電流為1A，則1.8V輸出的最大電流為250mA。1.8V 輸出的最大輸出功率為 2.25W （1.8V ? 1.25A）。由 LTC3 引起的 3.3411V 電源軌所顯示的負載定義為

3.3V電源軌的電流能力為1.25A（2A最大值減去0.75A）。

結論

寬輸入范圍開關器和線性穩壓器的組合使得 LT3500 成為各種汽車、工業和分布式電源問題的完美解決方案。

審核編輯：郭婷