由于堿性電池容易購買而且價格相對便宜,因此它為人們帶來了方便,并且成為了便攜式儀器以及室外消遣娛樂設備的電源選擇。另外,它們還具有很長的保存期,因而使其成為應急設備的絕佳選擇,應急設備的使用頻率可能非常低,但一旦需要就必須能迅速進入正常運行狀態(tài)。便攜式設備中的DC/DC轉(zhuǎn)換器應在盡可能寬的電池電壓范圍內(nèi)運作以延長電池的運行時間,進而免除用戶頻繁更換電池的煩惱,這一點是很重要。
具有1.6V至0.9V電壓范圍的單節(jié) 性電池給DC/DC轉(zhuǎn)換器帶來了一項特殊的挑戰(zhàn),原因是其低電壓以及其內(nèi)部電阻會隨著電池的放電而增加這一事實。因此,能夠在低輸入電壓條件下啟動并高效地運作的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器將非常適合于單節(jié) 性電池供電型產(chǎn)品。
LTC3526L 是一款 1MHz、550mA 同步升壓型轉(zhuǎn)換器,具有一個 0.7V 至 5V 的寬輸入電壓范圍和一個1.5V至5.25V的輸出電壓范圍。 LTC3526L采用2mmx 2mm DFN 封裝,具有一個僅為 700mV 的典型啟動電壓,而且一旦起動之后就能在低至 400mV 的電壓條件下運作。盡管 LTC3526L 具有纖巧的解決方案外形尺寸,但它卻集成了許多高級功能,包括輸出斷接、短路保護、低噪聲固定頻率操作、內(nèi)部補償、軟起動、熱停機和用于在輕負載時實現(xiàn)高效率的突發(fā)模式 (Burst Mode?) 操作。對于低噪聲應用,LTC3526LB提供了在所有負載電流條件下執(zhí)行的固定頻率操作模式。由于具有一個擴展到低至1.5V的輸出電壓范圍,LTC3526L 和 LTC3526LB 甚至可以在先前需要使用一個升壓型轉(zhuǎn)換器及隨后放置一個降壓型轉(zhuǎn)換器的應用中使用。
圖 1 示出了一種典型的單節(jié)電池升壓應用。在該例子中,LTC3526LB 用于產(chǎn)生藍牙無線應用的 1.8V 電壓。之所以選擇 LTC3526LB,原因是其外形尺寸小,外部元件數(shù)目極少,而且在所有負載電流條件下均執(zhí)行低噪聲、固定頻率操作。圖 2 示出了輸出電流能力與輸入電壓的關(guān)系曲線圖。請注意:該轉(zhuǎn)換器可在無負載時以 700mV 的電壓條件下啟動,而且一旦運行時,就能夠在采用一個僅 400mV 的輸入電壓提供 25mA 的輸出電流。 1MHz 的開關(guān)頻率允許使用小型、扁平的電感器 (比如本應用中所示的單片片式電感器)。這提供了一款完整的解決方案,占板面積僅36mm2,高度則只有1mm。
圖 1:藍牙無線應用的單節(jié)電池 1.8V 升壓型轉(zhuǎn)換器具有一個低啟動電壓,并采用了一個單片式電感器(旨在實現(xiàn)僅 1mm 的最大元件高度)
圖 2:在圖 1 所示電路啟動期間及之后的最大負載能力
可供消費者使用的新型電池有許多種 (當中有些是為了高科技、高功率的應用)。可丟棄式 AA/AAA 鋰電池便是其中之一,這與傳統(tǒng)的 性電池相比,它在運行時間方面取得了顯著的改善。此外,在那些低使用率的應用中,鋰電池長久的保存期限還使其擁有了超越可再充電鎳電池的性能優(yōu)勢,后者具有很高的自放電速率。
鋰電池的一項特性是:當電池未被使用過的時候,其電壓可能高至 1.8V,而典型的 性電池則為 1.6V。對于采用一個傳統(tǒng)升壓型轉(zhuǎn)換器,從一個 3.2V 的性電池最大輸入產(chǎn)生一個3.3V輸出的兩節(jié) 性電池供電型應用而言,這將是一個問題。大多數(shù)升壓型轉(zhuǎn)換器都不能在輸入高于輸出的條件下維持穩(wěn)壓狀態(tài),比如:在采用兩節(jié)未被使用過的鋰電池場合 (此時的輸入電壓為3.6V)。
LTC3526L 通過維持調(diào)節(jié)狀態(tài) (即使在輸入電壓超過輸出電壓時也不例外) 解決了這一問題。圖 3 示出了一個采用 LTC3526L 的兩節(jié)電池至 3.3V 升壓型轉(zhuǎn)換器實例。在上端分壓電阻器的兩端增設了一個小前饋電容器,以減小突發(fā)模式操作中的輸出紋波。圖 4示出了效率與負載的關(guān)系曲線。如這些曲線所示,突發(fā)模式操作的 9μA 靜態(tài)電流使得能夠在輕負載條件下實現(xiàn)高效率。圖 5 中的曲線示出了輸入電壓高于和低于輸出電壓時的效率。
圖 3:具 250mA 負載能力的兩節(jié) AA 鋰電池至 3.3V升壓型轉(zhuǎn)換器可在千倍的負載電流范圍內(nèi)保持高效率,并在 VIN ≥ VOUT 的條件下運作
圖 5:對于圖 3 所示電路的效率與 VIN關(guān)系曲線 (在 100mA 負載電流條件下)
結(jié)論
LTC3526L是一款采用2mm x 2mm DFN封裝的高集成度升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器,專為輕松適應眾多電池供電型應用而設計。低啟動電壓和工作電壓延長了單節(jié)電池供電型應用中的運行時間。它甚至還能夠在新電池的電壓 (VIN) 有可能超過 VOUT 的降壓場合中進行電壓調(diào)節(jié)。它提供了可選的突發(fā)模式和固定頻率操作,以分別滿足用戶實現(xiàn)高效率 (在輕負載條件下)或低噪聲運作。
審核編輯:郭婷
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