CCD成像儀在更高的分辨率、更快的讀出速率和連續(xù)的視頻功能方面不斷進(jìn)步。所有這些進(jìn)步都需要增加功率，但電源設(shè)計(jì)必須在不降低效率或增加尺寸的情況下增加功率。LT?3487 單片式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器為 CCD 應(yīng)用提供了一種纖巧、高度集成、高效的偏置電源解決方案。它集成了升壓和反相穩(wěn)壓器、肖特基二極管、升壓側(cè)輸出斷接和接地側(cè)反饋電阻器，全部集成在 3mm × 3mm DFN 封裝中。LT3487 的升壓側(cè) 750mA 直流電流限值和 900mA 的反相開(kāi)關(guān)限值足以為最新一代和下一代 CCD 成像器供電。輸出斷接可確保在關(guān)斷時(shí)不會(huì)因負(fù)載直流泄漏而浪費(fèi)電源。

CCD 從放電的鋰離子電池中獲取高功率

圖 1 示出了 LT3487 在一種高功率 CCD 應(yīng)用中的應(yīng)用，該應(yīng)用利用一個(gè)幾乎放電的 45.15V 鋰離子電池提供 90mA （8V） 和 3mA （–0V）。這種功率處理能力使得 LT3487 能夠用于具有視頻功能的數(shù)碼相機(jī)。

圖1.緊湊型 15V、–8V CCD 偏置應(yīng)用。

圖2.3.6V V CCD 偏置應(yīng)用的效率在.

該特定轉(zhuǎn)換器可在 2.3V 至 16V 的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作。兩個(gè)通道均以 2MHz 開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)行，因而可以使用纖巧型電感器和電容器。固定頻率 PWM 控制提供具有低、可預(yù)測(cè)紋波的輸出。

由于兩個(gè)通道都集成了片上肖特基二極管，因此外部元件最小化。每個(gè)通道還只需要一個(gè)外部電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。每個(gè)分壓器中的第二個(gè)電阻在片內(nèi)提供并經(jīng)過(guò)調(diào)整，以提供精確的25μA輸入電流。

軟啟動(dòng)和排序

當(dāng) DC/DC 轉(zhuǎn)換器開(kāi)始向未充電的輸出電容器供電時(shí)，它通常以電流限制運(yùn)行，直到輸出達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)。從輸入端拉出的這種大電流尖峰在許多應(yīng)用中可能不被接受，其中V.在電流供應(yīng)能力有限。LT3487 具有軟起動(dòng)功能，可箝位內(nèi)部 VC節(jié)點(diǎn)到緩慢上升的軟啟動(dòng)電壓，從而限制峰值開(kāi)關(guān)電流。這使得電感中的電流上升得更慢。輸出進(jìn)入調(diào)節(jié)速度較慢，來(lái)自V的電流尖峰在被淘汰。

在多通道穩(wěn)壓器中，輸出的排序也很重要。典型的CCD要求正輸出在負(fù)輸出之前進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，并在穩(wěn)壓器關(guān)斷時(shí)在其后崩潰。LT3487 的智能軟起動(dòng)利用單個(gè)外部電容器提供了兩個(gè)通道的順序軟起動(dòng)。LT3487 從 RUN/SS 引腳提供 1.4μA 電流，該引腳對(duì)軟起動(dòng)電容器進(jìn)行充電;要關(guān)斷器件，請(qǐng)使用漏極開(kāi)路晶體管來(lái)吸收該電流。使用足夠尺寸的軟啟動(dòng)電容時(shí)，正通道緩慢上升進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，然后負(fù)極通道開(kāi)始緩慢上升進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)。圖3和圖4顯示了帶或不帶軟啟動(dòng)電容時(shí)的輸出電壓和輸入電流。請(qǐng)注意，即使沒(méi)有軟啟動(dòng)電容器，負(fù)極通道也不會(huì)啟動(dòng)，直到正極達(dá)到其最終電壓的87%。輸出斷接的設(shè)計(jì)還使得當(dāng)芯片關(guān)斷時(shí)，兩個(gè)通道可以輕輕地折疊在一起。

圖4.采用 100nF 軟啟動(dòng)電容器啟動(dòng)。

輸出斷開(kāi)

在標(biāo)準(zhǔn)升壓穩(wěn)壓器中，電感和肖特基二極管提供從輸入到輸出的直流電流路徑，即使在穩(wěn)壓器關(guān)斷時(shí)也是如此。當(dāng)芯片關(guān)斷時(shí)，輸出端的任何負(fù)載都可能繼續(xù)耗盡V電壓在源。LT3487 通過(guò)一個(gè)片內(nèi)輸出斷接解決了這一問(wèn)題。輸出斷接是一個(gè)PNP調(diào)整管，消除了直流損耗路徑。調(diào)整管由一個(gè)電路控制，該電路改變其基極電流以使其保持在飽和邊緣，從而在PNP兩端的壓降和靜態(tài)電流之間產(chǎn)生最佳折衷方案。LT3487中的斷開(kāi)可以支持50mA的負(fù)載，VCE小于210mV。

VBAT Pin

VBAT引腳是一項(xiàng)創(chuàng)新，允許在廣泛的應(yīng)用中進(jìn)行輸出斷開(kāi)操作。VBAT監(jiān)測(cè)升壓電感器的輸入處的電壓，并允許正輸出保持激活，直到CAP節(jié)點(diǎn)下降到高于VBAT的1.2V。這樣可以確保即使在零件停機(jī)后，輸出斷開(kāi)也能繼續(xù)運(yùn)行。由于輸出斷開(kāi)繼續(xù)工作，在負(fù)偏壓放電之前，正輸出不會(huì)急劇下降到地。VBAT引腳允許電感器由不同于VIN的電源供電，同時(shí)仍保持?jǐn)嚅_(kāi)操作。這在使用雙電池電源的系統(tǒng)中是有用的，其中低電壓升壓為VIN電源提供3.3V。通過(guò)將VBAT和電感器連接到2單元電源，當(dāng)部件進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)時(shí)，正輸出能夠盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持導(dǎo)通。

應(yīng)用

LT3487 可用于一個(gè) CCD 偏置以及其他需要正偏置和負(fù)偏置的應(yīng)用，例如 ±12V 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。升壓通道可以產(chǎn)生高達(dá)30V的電壓，只要該器件能夠滿足所需的占空比。同樣，反相通道可以產(chǎn)生低至 –30V 的電壓。這種高電壓能力使得 LT3487 能夠用于許多 LCD 應(yīng)用。

結(jié)論

LT3487 簡(jiǎn)化并縮小了 CCD 偏置電源，而不會(huì)影響性能或特性。軟啟動(dòng)和輸出斷接功能可確保輸入電池不會(huì)遇到電流尖峰或關(guān)斷漏電。高電流能力甚至可以滿足最耗電的視頻應(yīng)用。

審核編輯：郭婷