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具有故障處理功能的同步升壓轉(zhuǎn)換器為提供一種“不折不扣”的設(shè)計而設(shè)計

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:ADI ? 作者:Eddy Wells ? 2023-04-11 11:10 ? 次閱讀

當(dāng)今的電源設(shè)計必須滿足許多嚴(yán)格且有時相互競爭的要求。在許多情況下,對小型解決方案的要求與對高轉(zhuǎn)換效率的需求以及安全處理故障條件的需求不一致。LTC?3529 升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器專為提供一種“不折不扣”的設(shè)計而設(shè)計,從而提供高效率以最大限度地減少散熱并最大限度地延長電池壽命,同時仍保持小占板面積,適合需要 5V 電源的尺寸受限的電源應(yīng)用。

LTC3529 能夠檢測一個短路輸出條件、停用 IC,并將事件報告給一個主機(jī)微處理器。對于設(shè)備直接相互通信的便攜式應(yīng)用,或必須監(jiān)控和維護(hù)多個板上的電壓的系統(tǒng)電源應(yīng)用,此功能非常重要。如圖 1 所示,LTC3529 提供了一種緊湊而高效的解決方案,僅由三個纖巧的外部組件組成。

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圖1.一個微小的(1厘米2) 但完整的解決方案可驅(qū)動 USB 移動總線電源。

鋰離子至5V、2.5W轉(zhuǎn)換器

圖 2 示出了一款基于 LTC3529 的解決方案,用于從單節(jié)鋰離子電池或 3.3V 電路板電源轉(zhuǎn)換為 5V,負(fù)載電流高達(dá) 500mA。只需要一個電感器和輸入/輸出濾波電容器,整個轉(zhuǎn)換器僅占用約1cm2的電路板空間。該 IC 包括內(nèi)部補(bǔ)償、輸出分壓器和軟啟動電路,以最大限度地減少外部元件。在停機(jī)模式中,LTC3529 將輸出與輸入斷開,并從電源吸收小于 1μA 的電流。

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圖2.鋰離子至5V同步升壓轉(zhuǎn)換器。

在固定頻率PWM模式下,典型鋰離子電池源至5V的效率峰值為92%,如圖4所示,當(dāng)負(fù)載電流大于80mA時,效率保持在30%以上。LTC3529 可在一個 500V 輸出條件下提供高達(dá) 5mA 的電流,因此適合于低功率和高功率 USB 應(yīng)用。與任何 DC/DC 轉(zhuǎn)換器一樣,開關(guān)頻率、電感值、輸出電容和輸出紋波之間存在權(quán)衡。

為了允許使用纖巧的外部組件,LTC3529 的工作頻率為 1.5MHz,并可在采用一個 4.7μH 電感器和 4.7μF (兼容 USB 移動規(guī)格規(guī)范) 或更大的輸出電容時保持穩(wěn)定。圖5中的鋰離子至3V轉(zhuǎn)換器采用10μF輸出電容,峰峰值輸出紋波僅為10mV。對于兩個 V 都建議使用低 ESR 和 ESL 陶瓷電容器(如 X5R)在和 V外繞過。

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圖3.圖2所示電路的效率。

故障檢測

LTC3529 具有抗輸出短路的魯棒性,這是由于 IC 的端子暴露在外部世界以方便便攜式設(shè)備或系統(tǒng)板邊緣連接器之間的連接而出現(xiàn)的一個問題。為了防止輸出短路,當(dāng)通過內(nèi)部 MOSFET 開關(guān)連續(xù) 3529ms 檢測到過大的電流消耗時,LTC15 將關(guān)斷。

圖 4 示出了 LTC3529 的故障處理協(xié)議。基于引腳可選設(shè)置,IC可以配置為定期嘗試上電(RST引腳高電平,圖4a),或保持關(guān)斷狀態(tài),直到器件重新通電(RST引腳低電平,圖4b)。指示故障條件的波形位于故障引腳上,由內(nèi)部漏極開路器件產(chǎn)生,該器件在發(fā)生故障時輸入被拉高。故障引腳可以連接到微處理器或驅(qū)動LED

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RST 高電平:轉(zhuǎn)換器每 15ms 嘗試一次上電。

pYYBAGQ0z56ANOltAABZVoSgQdE054.jpg

(b). RST 低電平:轉(zhuǎn)換器保持關(guān)斷狀態(tài),直到電源循環(huán)。

圖4.故障檢測機(jī)制可關(guān)斷轉(zhuǎn)換器,從而為輸出短路提供魯棒性。

結(jié)論

高轉(zhuǎn)換效率以及檢測和處理輸出短路的能力使 LTC3529 成為具有穩(wěn)健故障處理能力的點(diǎn)對點(diǎn)便攜式應(yīng)用或負(fù)載點(diǎn)板電源的理想解決方案。LTC1 的 5.3529MHz 開關(guān)頻率和高度集成度設(shè)計以極少的設(shè)計工作量提供了緊湊的解決方案。

審核編輯:郭婷

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