LT3495系列低噪聲升壓轉(zhuǎn)換器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理芯片的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。LT3495/LT3495B/LT3495 - 1/LT3495B - 1系列低噪聲升壓轉(zhuǎn)換器作為一款優(yōu)秀的電源芯片，具有諸多獨(dú)特的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款芯片。

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芯片概述

產(chǎn)品特性

• 低噪聲與高效率：采用可變峰值電流和可變關(guān)斷時(shí)間控制方案，在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低輸出電壓紋波和高效率。對(duì)于LT3495/LT3495 - 1，開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)間不超過(guò)固定水平，確保開(kāi)關(guān)頻率在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)高于音頻頻段，有效避免音頻干擾。
• 集成度高：集成了功率開(kāi)關(guān)、反饋電阻和輸出斷開(kāi)電路，減少了外部元件數(shù)量，降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜度。
• 低靜態(tài)電流：工作模式下靜態(tài)電流低至60μA，關(guān)斷模式下進(jìn)一步降至小于0.1μA，有助于延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。
• 寬輸入輸出范圍：輸入范圍為2.5V至16V，輸出范圍可達(dá)40V，能滿(mǎn)足多種不同的應(yīng)用需求。
• 輸出斷開(kāi)功能：內(nèi)部斷開(kāi)電路允許在關(guān)斷期間將輸出電壓與輸入隔離，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
• 輔助參考輸入：通過(guò)CTRL引腳可以覆蓋內(nèi)部1.235V反饋參考，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的完全控制，可用于顯示調(diào)光或?qū)Ρ榷日{(diào)整等應(yīng)用。

產(chǎn)品參數(shù)

典型應(yīng)用

OLED電源

LT3495系列可用于單節(jié)鋰離子電池供電的OLED電源，其低靜態(tài)電流和低噪聲控制方案能夠滿(mǎn)足OLED對(duì)電源的嚴(yán)格要求，為OLED提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。

MP3播放器

在MP3播放器中，LT3495系列可以為音頻放大器等模塊提供合適的電源，其高效率和低噪聲特性有助于提升音質(zhì)，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間。

其他應(yīng)用

還可用于低噪聲電源、可調(diào)高壓電源等多種應(yīng)用場(chǎng)景，為不同的電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源解決方案。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電感選擇

電感的選擇對(duì)電路性能至關(guān)重要。對(duì)于大多數(shù)LT3495系列設(shè)計(jì)，推薦使用值為3.3μH或更高的電感，同時(shí)應(yīng)選擇具有低磁芯損耗和小DCR（銅線(xiàn)電阻）的電感。電感的飽和電流額定值應(yīng)高于峰值電感電流，峰值電感電流可通過(guò)公式[I{PK}=I{LIMIT }+frac{V_{IN} cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]計(jì)算，其中ILIMIT對(duì)于LT3495/LT3495B為0.65A，對(duì)于LT3495 - 1/LT3495B - 1為0.35A。

電容選擇

陶瓷電容因其小尺寸和低ESR特性，適合大多數(shù)LT3495系列應(yīng)用。推薦使用X5R和X7R類(lèi)型的電容，它們?cè)谳^寬的電壓和溫度范圍內(nèi)能保持較好的電容值。一般來(lái)說(shuō)，4.7μF的輸入電容和1μF至10μF的輸出電容對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用是足夠的，但要注意檢查實(shí)際電容值在所需輸出電壓下的變化。

二極管選擇

肖特基二極管具有低正向電壓降和快速開(kāi)關(guān)速度的特點(diǎn)，推薦用于LT3495系列。例如Diodes Inc.的B0540WS - 7二極管，額定平均正向電流為0.5A，反向擊穿電壓為40V，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

輸出電壓設(shè)置

LT3495系列配備了內(nèi)部1.235V參考和輔助參考輸入。要使用內(nèi)部參考，CTRL引腳必須保持高于1.5V；當(dāng)CTRL引腳電壓在0V至1.235V之間時(shí)，芯片將調(diào)節(jié)輸出，使FB引腳電壓接近CTRL引腳電壓?？筛鶕?jù)公式[R 1=76 cdotleft(frac{V_{OUT }}{1.235}-1right) k Omega]選擇R1的值來(lái)設(shè)置最大輸出電壓。

反饋節(jié)點(diǎn)選擇

反饋電阻可以連接到VOUT引腳或CAP引腳。連接到VOUT引腳可以消除輸出斷開(kāi)PMOS上的電壓降導(dǎo)致的輸出偏移；連接到CAP引腳則不能補(bǔ)償該電壓降，輸出電壓會(huì)略低于電阻分壓器設(shè)定的值。在大多數(shù)情況下，建議將反饋電阻連接到VOUT引腳。

負(fù)載連接

將負(fù)載連接到CAP引腳而不是VOUT引腳可以提高轉(zhuǎn)換器的效率，因?yàn)檫@樣可以使PMOS斷開(kāi)電路的功率損耗忽略不計(jì)。但要注意，在關(guān)斷期間，CAP節(jié)點(diǎn)不能接地，而是會(huì)被限制在VCC以下約一個(gè)二極管壓降的水平。

最大輸出負(fù)載電流計(jì)算

計(jì)算最大輸出負(fù)載電流可按以下步驟進(jìn)行：

1. 計(jì)算峰值電感電流：[I{PK}=I{LIMIT }+frac{V_{IN} cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]
2. 計(jì)算電感紋波電流：[I{RIPPLE}=frac{(V{OUT}+1 - V_{IN}) cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]
3. 計(jì)算平均輸入電流：[I{IN(AVG)}=frac{I{PK}-I_{RIPPLE}}{2}]
4. 計(jì)算標(biāo)稱(chēng)輸出電流：[I{OUT(NOM)}=frac{I{IN(AVG)} cdot V{IN} cdot 0.8}{V{OUT}}]
5. 降額輸出電流：[I{OUT}=I{OUT(NOM)} cdot 0.8]

軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)

通過(guò)將SHDN和CTRL引腳按特定方式連接，并在CTRL引腳使用RC濾波器來(lái)限制啟動(dòng)電流，LT3495可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)時(shí)間可通過(guò)公式[T{START - UP}=R{CTRL} cdot C{CTRL} cdot lnfrac{V{SHDN}}{V_{SHDN}-1.235}]設(shè)計(jì)，其中VSHDN是芯片啟用時(shí)SHDN引腳的電壓。

輸出斷開(kāi)注意事項(xiàng)

LT3495系列具有輸出斷開(kāi)PMOS，在關(guān)斷期間可將負(fù)載與輸入隔離。但要注意，當(dāng)CAP和VOUT電壓差超過(guò)8.7V（典型值）時(shí)，PMOS電流不再受限，可能會(huì)損壞PMOS。此外，當(dāng)輸入電壓超過(guò)8V時(shí)，PMOS在關(guān)斷期間會(huì)導(dǎo)通，輸出電壓將不再與輸入隔離。

電路板布局

在PCB布局時(shí)，要注意開(kāi)關(guān)上升和下降時(shí)間應(yīng)盡可能短，以提高效率。為防止電磁干擾（EMI）問(wèn)題，高頻開(kāi)關(guān)路徑的布局至關(guān)重要。應(yīng)盡量減小與SW引腳連接的所有走線(xiàn)的長(zhǎng)度和面積，并在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器下方使用接地平面，以減少層間耦合。同時(shí)，F(xiàn)B引腳對(duì)噪聲敏感，應(yīng)盡量減小連接到該引腳的所有走線(xiàn)的長(zhǎng)度和面積。

總結(jié)

LT3495/LT3495B/LT3495 - 1/LT3495B - 1系列低噪聲升壓轉(zhuǎn)換器憑借其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的電源解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理選擇電感、電容、二極管等元件，正確設(shè)置輸出電壓，注意軟啟動(dòng)、輸出斷開(kāi)等問(wèn)題，并優(yōu)化電路板布局，能夠充分發(fā)揮該系列芯片的性能，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定、高效的電源電路。你在使用這款芯片的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。