超低型靜態(tài)電流單片降壓穩(wěn)壓器在電池供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代電池供電系統(tǒng)中， 延長電池壽命并智能 管理權(quán)力至關(guān)重要。自 節(jié)約電力，這些系統(tǒng)積極 在空閑和活動狀態(tài)之間切換。 這些系統(tǒng)中的穩(wěn)壓器 應(yīng)該能夠做同樣的事情。 監(jiān)管機構(gòu)還必須保持良好的監(jiān)管 低電平期間的輸出電壓 當(dāng)前空閑狀態(tài)，因此可以快速 并自動調(diào)整以適應(yīng)變化 負載條件并提供電壓 保持活動功能。

例如，遠程監(jiān)控 系統(tǒng)將大部分時間花在 低功耗空閑狀態(tài)，但需要突發(fā) 用于傳輸數(shù)據(jù)的高功率。 微控制器和存儲器需要 調(diào)節(jié)電壓，即使在空閑時，也至 保持狀態(tài)。這些類型的應(yīng)用程序 需要最小的電流消耗 處于空閑狀態(tài)以最大化電池電量 生活，并無縫過渡到活躍 模式在調(diào)用時提供多個 瓦特的功率。

LT3971 和 LT3991 是超低型靜態(tài)電流單片降壓穩(wěn)壓器，可保持 重型和重型和高性能 輕負載。它們僅吸收 1.7μA 的電流 輕負載時的靜態(tài)電流 情況，但也可以提供高達 1.2A 的電流，并包括 高性能1.2A降壓穩(wěn)壓器， 包括可編程固定 變頻操作，能力 與外部時鐘同步， 軟啟動和關(guān)斷/使能 針。寬輸入電壓范圍 這些器件 — 4.3V–38V 用于 LT3971 和 4.3V–55V （用于 LT3991） — 滿足 汽車、工業(yè)、 和分發(fā)的物資。

超低 1.7μA 靜態(tài)電流 輕負載電流

當(dāng)輸出負載較低時， LT3971 和 LT3991 降低了 開關(guān)頻率以提供功率 僅在需要時輸出。在電流脈沖之間，大多數(shù) 零件的內(nèi)部電路關(guān)閉， 將靜態(tài)電流降低至 僅 1.7μA。即使沒有負載電流， 反饋電阻和 肖特基箝位二極管漏電 充當(dāng)幾μA的負載電流， 增加靜態(tài)電流 應(yīng)用電路。通過使用 反饋分壓器電阻的 MΩ 很少 和一個具有低電平的肖特基箝位二極管 漏電流，僅 2.8μA 輸入電流 調(diào)節(jié) 3.3V 時消耗 從 12V 輸入無負載輸出。 圖 1 中的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了 整個輸入端的低輸入電流 調(diào)節(jié) 3.3V 時的電壓范圍 空載輸出。

圖1.LT3971 能夠?qū)崿F(xiàn)超低輸入電流，同時在無負載的情況下調(diào)節(jié)一個 3.3V 輸出。

一種展示低的方法 LT3971 的當(dāng)前性能為 從帶電的散裝中驅(qū)動零件 輸入電容。采用 1000μF、35V 電解電容器，漏電少 超過 1μA 的電流，充電至 16V，LT3971 可在空載時調(diào)節(jié)3.3V輸出 一個多小時。1000μF電容器 以大約 1V 的速率漏極 五分鐘，直到零件脫落 輸入電壓為 4V 時。此類型 的性能顯示了 LT3971 的 能量收集系統(tǒng)的潛力 和備份系統(tǒng)。

連接起來并 算了

LT3971 的靜態(tài)電流為 即使比較也極低 到電池的自放電。充電 電池具有顯著性 自放電。鎳鎘 （NiCd） 電池損失約15%至20% 他們在一個月內(nèi)充電和鎳 金屬氫化物（NiMH）電池是 更糟糕的是。有幾種類型 低自放電鎳氫電池 可用，例如三洋 Eneloop，損失約15% 每年收費的30%。鉛酸 電池放電百分之幾 他們一個月的充電和鋰 二次電池放電約 速度減半。

這些放電率對應(yīng)于 在 最壞情況和數(shù)十μA的最佳狀態(tài) 箱。原電池有很多 較低的自放電率。堿性 鋰原礦可以占據(jù) 到五到十五年失去100% 他們的指控。這僅對應(yīng)于 幾微安的自放電 當(dāng)前。

與這些數(shù)字相比， LT3971 的靜態(tài)電流超過 比自放電小幾個數(shù)量級 的可充電電池，所以 LT3971 對電池壽命的影響是 這么小，你可以把它掛起來然后忘記 關(guān)于它。原電池具有自放電功能 與 LT3971 的 靜態(tài)電流，所以只有電池 排水速度大約是原來的兩倍 如果它只是坐在架子上。

小于 15mV 輸出電壓紋波

LT3971 的輸出電壓紋波 滿負載范圍內(nèi)小于 15mV 范圍。在輕負載情況下， 穩(wěn)壓器進入突發(fā)模式操作 其中單電流脈沖為 用于對輸出電容器進行再充電 當(dāng)器件檢測到輸出時 電壓下降到低于調(diào)節(jié)值的水平 價值。單脈沖操作為 對控制輸出電壓至關(guān)重要 紋波，因為多個脈沖會 為輸出電容快速充電 過分。每個電流的峰值 脈沖設(shè)定為約330mA，產(chǎn)生 始終如一的紋波性能 突發(fā)模式操作負載范圍。 圖中的開關(guān)波形 2 顯示 A 的紋波性能 10mA負載。?

圖2.在輕負載期間，輸出電壓紋波由單脈沖突發(fā)模式控制。對于 12V在至 3.3V外采用 10mA 負載的應(yīng)用，采用一個 15μF 輸出電容器時，輸出電壓紋波低于 22mV。

在典型的遲滯突發(fā)模式下 實現(xiàn)，峰到峰 輸出紋波的電壓是固定的 價值。相比之下，使用單脈沖 突發(fā)模式實現(xiàn)用于 LT3971，輸出紋波電壓 可以通過改變輸出來調(diào)整 電容。峰值電流 脈沖與輸出無關(guān) 電容尺寸為單，330mA 脈搏始終傳遞。合計 每次切換時提供電荷 脈沖是恒定的，所以輸出電壓 突發(fā)模式下的紋波可以 通過增加產(chǎn)量來減少 電容。圖 3 顯示了如何 突發(fā)模式操作中的輸出紋波 與增加成比例減少 在輸出電容中。山頂 設(shè)定每個開關(guān)脈沖中的電流 從而產(chǎn)生小于 15mV 的紋波 即使使用一個 22μF 輸出電容器。

圖3.在突發(fā)模式下，輸出電壓紋波隨著電容器尺寸的增加而減小。輸出紋波約為6mVP–P采用 22μF、4mVP–P具有 47μF 和 2mVP–P采用一個 100μF 輸出電容器。一個0.5英寸引線連接到一個1μF電容，用于幫助濾除輸出端的ESL尖峰，并注意直接測量電容兩端的紋波。

不折不扣 快速瞬態(tài)響應(yīng) 和完整功能集

沒有做出任何妥協(xié)來實現(xiàn) LT3971 的低靜態(tài)電流。 該器件具有良好的瞬態(tài)性能 和完整的功能集。山頂 電流模式控制方案 內(nèi)部薪酬保持良好 在整個負載和溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性; 用戶只需包括一個10pF 輸出端之間的相位引線電容器 和 FB 引腳。對 0.5A 負載階躍從兩個 圖中顯示了 0.5A 負載和 25mA 負載 在圖 4 中。調(diào)節(jié)器顯示 突發(fā)之間的平滑過渡 模式操作和完全切換 頻率。

圖4.針對 25mA 至 525mA 負載階躍和 0.5A 至 1A 負載階躍的瞬態(tài)響應(yīng)。突發(fā)模式和全頻操作之間的轉(zhuǎn)換很平穩(wěn)。

LT3971 開關(guān)頻率 可在 200kHz 之間編程 和 2MHz，采用外部電阻器。 通過將外部時鐘連接到 SYNC引腳，開關(guān)頻率 同步速度可達 2MHz。 軟啟動功能可限制浪涌 通過限制零件的電流 啟動期間的開關(guān)電流限制。 當(dāng)EN引腳為低電平時，SS引腳被主動下拉。然后 1μA 電流源進入外部電容器 連接到 SS 引腳組 零件軟啟動斜坡速率 啟動。LT3971 采用 10 引腳 MSOP 封裝或 10 引腳 3mm 封裝 × 3mm DFN 封裝。兩個包 類型具有裸露的焊盤，可提供 更低的熱阻和 接地連接。

精確的使能引腳

LT3971 的靜態(tài)電流非常低，以至于在停機模式中，內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)仍能運作，僅消耗 700nA 的輸入電流。當(dāng)VIN高于4.3V時，這允許一個精確的1V使能引腳門限。當(dāng)使能引腳高于1V時，該器件使能并可以開關(guān)，當(dāng)使能引腳低于1V時，該器件關(guān)斷且無法開關(guān)。

精確的使能引腳門限可用于通過在VIN和EN之間連接一個簡單的電阻分壓器來設(shè)置輸入電壓使能門限（VIN（EN））。當(dāng)輸入電壓大于 VIN（EN） 門限時，LT3971 負責(zé)調(diào)節(jié)輸出電壓，當(dāng)輸入電壓低于 VIN（EN） 門限時，該器件停止調(diào)節(jié)輸出電壓。

高阻抗輸入源

一個可編程輸入電壓使能 閾值在駕駛時非常有用 具有高阻抗的 LT3971 輸入源。這些類型的來源 可分配供應(yīng)、線路 用于電源和信號，或 能量收集設(shè)備的類型。一個 降壓穩(wěn)壓器消耗恒定功率 從輸入，因此出現(xiàn)到 輸入為負阻抗。什么時候 轉(zhuǎn)換器開始吸收電流 從高阻抗源， 輸入引腳上的電壓開始下降， 然后轉(zhuǎn)換器繪制均勻 更當(dāng)前。如果調(diào)節(jié)器抽水 比輸入電源更大的功率 提供，例如在啟動期間 當(dāng)輸出電容在 充電，比轉(zhuǎn)換器可以 折疊輸入電源。一個輸入 電壓使能閾值解決了這個問題 關(guān)閉部件時出現(xiàn)問題 當(dāng)輸入電壓崩潰至 五在（英文）門檻。圖 5 顯示 LT3971 所在的應(yīng)用 由 24V 電源驅(qū)動 一個 1kΩ 串聯(lián)電阻。1MΩ 和 11MΩ 電阻分壓器設(shè)置 A 12V V在（英文）輸入的閾值。 當(dāng)輸出電容充電至 其調(diào)節(jié)值為4V，即 VIN（EN）閾值阻止輸入電壓 從低于 12V 的崩潰，如圖所示 在圖 6 中。

圖5.LT3971 應(yīng)用電路，其中 1MΩ 和 11MΩ 電阻分壓器設(shè)定一個 12V 輸入電壓使能門限，以防止 24V、1kΩ 阻抗源崩潰。

圖6.當(dāng)輸出在啟動時充電至 4V 時，12V VIN(EN)閾值暫時關(guān)斷器件，以防止高阻抗輸入源崩潰。

平均而言，輸出不能 消耗的功率超過輸入所能消耗的功率 具有高阻抗的電源。然而 LT3971 可提供高達 1.2A 最大輸出電流為 時間短，只要提供能量 由輸入電容決定。數(shù)字 圖7顯示1.2A的輸出電流 從 2μF 大容量提供 100ms 電源 輸入電容。能力 LT3971 用于提供這種類型的脈沖 負載對于滿足非常重要 低占空比傳感器應(yīng)用 和能量收集應(yīng)用， 利用兩者 低 靜態(tài)電流性能和 LT1 的 2.3971A 最大負載。

圖7.盡管高阻抗源不能提供向輸出提供1.2A電流的電源，但來自大容量輸入電容的能量可以提供短暫的高電流輸出脈沖。

LT3991 48V 至 3.3V 300kHz 應(yīng)用

LT3991 具有相同的低靜態(tài) 電流性能和 1.2A 最大值 輸出電流為 LT3971， 但可以在輸入電壓下工作 高達 55V。它還包括軟啟動和外部時鐘同步 功能，并采用 10 引腳 MSOP 封裝 或 3mm × 3mm DFN 封裝，兩者 帶有裸露的接地墊。

LT3991 具有一個典型最小值 在房間和 110ns 的開啟時間 150°C 時為 85ns，允許更高的 用于大降壓的開關(guān)頻率 與其他比率相比 具有類似高輸入電壓的器件 評級。圖8顯示了一個48V輸入 至3.3V輸出應(yīng)用，具有 開關(guān)頻率為300kHz。這 10μH 電感器和 47μF 輸出電容器 產(chǎn)生小型整體解決方案 大小。輸出電容可以是 小型陶瓷電容器，與 到鉭電容器，因為 LT3991 不需要任何輸出 電容器 ESR 確保穩(wěn)定性。

圖8.LT3991 的低最小接通開關(guān)導(dǎo)通時間提供了高降壓比 48VIN至 3.3VOUT，開關(guān)頻率為 300kHz。這產(chǎn)生了一個小尺寸的解決方案，采用一個10μH電感和一個47μF陶瓷輸出電容。

結(jié)論

LT3971 和 LT3991 是超低型靜態(tài)電流調(diào)節(jié)器，可以 將 12V 輸入調(diào)節(jié)至 3.3V 輸出 在空載條件下，僅 2.8μA 輸入電流。輕負載 使用單電流脈沖操作 將輸出電壓紋波保持在較低水平 大于15mV。這些降壓穩(wěn)壓器 還可提供高達 1.2A 的輸出 當(dāng)前。LT3971 和 LT3991 是 非常適合保持活動狀態(tài)和遠程 低負荷監(jiān)控系統(tǒng) 循環(huán)、高電流、脈沖輸出。 4.3V以上的寬輸入范圍 至 38V （對于 LT3971） 和 55V （對于 LT3991 以及可編程 輸入電壓使能閾值 功能，允許這些轉(zhuǎn)換器 由寬輸入范圍驅(qū)動 來源。超低靜態(tài)電流 LT3971 的性能和 LT3991 使其成為 電池供電系統(tǒng)，其中 保護至關(guān)重要。

審核編輯：郭婷