具有智能PowerPath控制的18V降壓-升壓轉(zhuǎn)換器

從多個輸入源進行操作的要求是 在由各種驅(qū)動力的應(yīng)用中越來越普遍 電池化學(xué)成分、墻上適配器和直流電壓軌 比如 USB。提供升壓或降壓的能力 通常需要轉(zhuǎn)換，具體取決于電壓 每個輸入的范圍和所需的輸出電壓。

從多個電源供電時 概念上很簡單，實現(xiàn) 可能很復(fù)雜。損失 在電源路徑中，優(yōu)先級 由此產(chǎn)生的輸入源和電壓尖峰 從感應(yīng)電纜插入可以全部 增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

LTC3118 通過以下方式解決了這些問題 結(jié)合雙通道、低損耗 PowerPath 具有高效降壓-升壓功能的控制器 轉(zhuǎn)換器，如圖1所示。這 獨特的架構(gòu)允許轉(zhuǎn)換 從任一輸入源，V國家警察或 VIN2，到 穩(wěn)壓輸出電壓，V外，可以 高于或低于任一輸入。操作 高達 18V 提供足夠的電壓 12V 標(biāo)稱電源的裕量。這 轉(zhuǎn)換器支持高功耗設(shè)計 能夠提供超過 2A 的電流 到負載。LTC3118 的電流模式 控制架構(gòu)快速響應(yīng) 線路或負載瞬變，保持緊密 調(diào)節(jié)輸出。電池用 支持應(yīng)用程序，延長運行時間 通過突發(fā)模式操作實現(xiàn)?

圖1.LTC3118 的雙通道降壓-升壓型開關(guān)架構(gòu)

基于 LTC3118 的設(shè)計是 靈活、節(jié)能和 小

通常采用多輸入設(shè)計 帶外部二極管OR電路。 雖然成本低且簡單，但這些 電路承受效率損失 有源二極管的正向壓降和反向 阻斷二極管中的漏電流 高溫。理想二極管集成電路 從凌力爾特可用于 提高效率并最大限度地減少泄漏， 但僅限于從 較高的輸入源。最高 V在如果輔助 電源電壓高于初級電壓 能源更豐富的來源。

LTC3118 提供了“優(yōu)先”操作 模式，其中 V外已供電 從 V國家警察（如果存在且有效）無論 V處的電壓IN2.二極管-或 操作仍然可用在“理想 二極管“模式，增加了遲滯 防止輸入時顫振 平等。與理想二極管IC一樣，前進 二極管壓降通過 LTC3118 的全 N 溝道 MOSFET 設(shè)計。 為了提高靈活性，每個輸入源都有一個 獨立的 UVLO 閾值，其中 應(yīng)編程以設(shè)置輸入的 最低工作電壓。附加 引腳可用于提供系統(tǒng) 與 V在和 V外狀態(tài)， 啟用 改進監(jiān)測和控制。

智能 PowerPath 控制器加上 單個電感降壓-升壓轉(zhuǎn)換器 集成在 4 毫米× 5 毫米 QFN 中或 28 引腳 TSSOP 封裝。簡單， 靈活性和電路板面積節(jié)省 解決方案是理想的都無法比擬的 二極管或傳統(tǒng)二極管OR功率 路徑，后跟單獨的降壓-升壓 直流/直流轉(zhuǎn)換器。LTC3118 工作 在固定的 1.2MHz 頻率下，優(yōu)化 開關(guān)損耗之間的權(quán)衡 和外部組件尺寸。一個完整的 基于 LTC3118 的系統(tǒng)如 圖 2，并且能夠提供 400mm功率為24W2腳印。

圖2.LTC3118 演示板

2芯鋰離子或壁式適配器 至 12V 輸出，改進 切換性能

圖 3 顯示了一個應(yīng)用程序，其中 2芯鋰離子電池放置在V上國家警察和 12V 壁式適配器放置在 V 上國家警察.在 本例選擇理想二極管模式 強制從 12V 適配器操作 如果存在。如圖所示，高效率 在很寬的負載范圍內(nèi)實現(xiàn) 任一輸入源。電池已放置 在 V 上國家警察在此應(yīng)用程序中為 V國家警察有 較低的RDS（ON）MOSFET，并且能夠 在以下情況下支持稍大的負載電流 低 V在在升壓模式下。最大 負載電流限制為800mA，當(dāng) 從電池的低端工作 電壓范圍為6V。如果需要， 電源良好指示燈 V2GD 可以是 監(jiān)控以允許增加負載電流 當(dāng)存在 12V 適配器時。

圖3.（a） LTC3118 原理圖 （b） 效率曲線

通常具有多個來源的設(shè)計 涉及“熱插拔”電源， 如墻上適配器，引起噪音 以及輸入端的感應(yīng)振鈴。這些 瞬變可以通過減少 電纜的電感或增加 電容和/或電阻的大小 在輸入端子，但這是 在某些系統(tǒng)中不切實際。A LTC3118- 基于設(shè)計能夠更好地管理 這些轉(zhuǎn)換和瞬態(tài)在幾個 方式。2.5V至18V寬輸入電壓 范圍可耐受電感電纜 正振鈴和負振鈴 方向。單獨的 RUN1 和 RUN2 引腳允許設(shè)置自定義 UVLO 電平 對于每個輸入，如圖 3 所示。

圖 4a 顯示了一個熱插拔事件，其中 在 V 上插入電感電纜國家警察在理想二極管模式下。如圖所示， 12V 墻上適配器過沖至 17V 由于長電纜的電感。 圖 4b 顯示了以下情況下的響應(yīng) 電纜已拔下。如圖所示， LTC3118 采用 V 工作國家警察直到其 UVLO 接合在大約 9V 和工作電壓 從 V國家警察簡歷。在這兩種情況下 平均電流環(huán)路命令 必要的電感電流快速， 在 采用一個 100μF 電容器的輸出。

圖4.（a） 墻上適配器已插入 （b） 墻上適配器已拔下

USB/系統(tǒng)電源或 3 個鋰離子電池 處于優(yōu)先模式的單元格 啟用突發(fā)以改進 電池壽命

第二個基于 LTC3118 的應(yīng)用是 如圖 5 所示。在此示例中， 3芯鋰離子電池組放置在 V國家警察，其中 V國家警察用于 USB 輸入。 由于從較低的電壓工作 可用時應(yīng)優(yōu)先使用 USB 輸入， LTC3118 被設(shè)定為 V國家警察優(yōu)先權(quán) 模式。使用 USB 操作時，V國家警察和 V外電壓將相似。在 升壓和降壓之間的界限 模式，LTC3118 的內(nèi)部 PWM 電路無縫轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生 電感和輸出電壓抖動最小。

圖5.（a） LTC3118 原理圖 （b） 效率曲線

突發(fā)模式操作提供改進 任一來源輕負載時的效率， 如圖5b所示。輕載時 效率顯然對 電池輸入，USB 輸入可能會受益 以及如果由另一個供電 便攜式設(shè)備。LTC3118 的平均值 電流模式控制提供出色的性能 負載階躍響應(yīng)，即使在突發(fā)模式操作中也是如此。圖 6a 顯示了轉(zhuǎn)換 從100mA負載其中部分 工作在突發(fā)模式，負載電流可達 600mA LTC3118 進入 PWM 模式的步驟 快速，最小化V外短暫的。 請注意，USB 3.0 支持高達 1.5A 的電流 用于充電，但限制為 900mA 在數(shù)據(jù)傳輸過程中，建議使用USB 3.1 標(biāo)準(zhǔn)支持高達 2A

圖6.（a） 突發(fā)模式操作中的負載階躍性能。（b） 5Vout 和 12V 的最大負載電流外

由于 LTC3118 具有一個固定電感器 電流限制為3A（最小值），最大值 在升壓（或接近升壓）時可支持的負載電流量 模式用 V 降低在如 圖6b表示5V和12V輸出。 在以下情況下，這是一個重要的考慮因素 將輸入源電壓確定為 它們與所需的輸出電壓有關(guān) 和負載的功率預(yù)算。如果 LTC3118 的 V抄送供應(yīng)從 5V輸出如圖5a所示，最大值 低輸入電壓下的負載電流 可以改進，如圖6b所示。

備份系統(tǒng)

圖 7 顯示了備用電源系統(tǒng) 其中主電源在 V 上國家警察由 12V 系統(tǒng)電源軌或引線供電 酸性電池。一個 10mF 電容器儲能器接通 V國家警察從單獨的充電至18V 未顯示供應(yīng)。在優(yōu)先的情況下 V國家警察電源中斷，V1GD 指示燈 轉(zhuǎn)換高以提醒系統(tǒng)， LTC3118 開始工作 從 V國家警察保持 V外在監(jiān)管中。

圖7.備份系統(tǒng)將系統(tǒng)保持超過一秒鐘以允許數(shù)據(jù)存儲

備份事件的范圍照片 如圖7所示，其中200mA 支持加載超過一秒 允許受控關(guān)機。可用 輸入端的能量由下式給出：

在這種情況下，恒定的200mA負載 從 LTC3118 汲取作為 VIN 電容器在 1.35 秒內(nèi)耗盡。 輸出能量為 1.35 焦耳，導(dǎo)致 平均轉(zhuǎn)換效率為84% 包括超級電容器損耗。

V抄送從 V 返回饋電外，允許 V國家警察在活動期間工作在低至 2.2V 的電壓下。 RUN2 引腳連接在 V 之間國家警察和 V外在這種情況下，需要系統(tǒng) 開機 V國家警察到初始啟動 V外并確保干凈關(guān)機行為 V國家警察在備份事件期間衰減為 顯示。存儲電容和電壓 在 V 上國家警察可以根據(jù)情況輕松修改 關(guān)于系統(tǒng)的要求。

總結(jié)

LTC3118 將智能 帶單個電感器的 PowerPath 控制器 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生 用于多輸入設(shè)計的緊湊型平臺。 寬輸入/輸出電壓范圍和 能夠支持 2A 的負載電流 降壓模式提供穩(wěn)健的解決方案 適用于各種應(yīng)用。 LTC3118 獨特的開關(guān)架構(gòu) 允許從更高或 將輸入電壓降低至穩(wěn)壓輸出 電壓。IC包含必要的 控制和指示器引腳，以提供 設(shè)計人員實現(xiàn)最大的系統(tǒng)靈活性。 平均電流模式控制提供 對輸出負載階躍的快速響應(yīng)或 切換期間的輸入線路步長。跟 凌力爾特最新一代降壓-升壓內(nèi)核 和突發(fā)模式操作，均為低噪聲 并且可以實現(xiàn)高效率。

審核編輯：郭婷