具有智能PowerPath控制的18V降壓-升壓轉換器

從多個(gè)輸入源進(jìn)行操作的要求是 在由各種驅動(dòng)力的應用中越來(lái)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 通常需要轉換，具體取決于電壓 每個(gè)輸入的范圍和所需的輸出電壓。

從多個(gè)電源供電時(shí) 概念上很簡(jiǎn)單，實(shí)現 可能很復雜。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 從感應電纜插入可以全部 增加系統的成本和復雜性。

LTC3118 通過(guò)以下方式解決了這些問(wèn)題 結合雙通道、低損耗 PowerPath 具有高效降壓-升壓功能的控制器 轉換器，如圖1所示。這 獨特的架構允許轉換 從任一輸入源，V國家警察或 VIN2，到 穩壓輸出電壓，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 標稱(chēng)電源的裕量。這 轉換器支持高功耗設計 能夠提供超過(guò) 2A 的電流 到負載。LTC3118 的電流模式 控制架構快速響應 線(xiàn)路或負載瞬變，保持緊密 調節輸出。電池用 支持應用程序，延長(cháng)運行時(shí)間 通過(guò)突發(fā)模式操作實(shí)現?

圖1.LTC3118 的雙通道降壓-升壓型開(kāi)關(guān)架構

基于 LTC3118 的設計是 靈活、節能和 小

通常采用多輸入設計 帶外部二極管OR電路。 雖然成本低且簡(jiǎn)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(lái)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(wú)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(shí)顫振 平等。與理想二極管IC一樣，前進(jìn) 二極管壓降通過(guò) LTC3118 的全 N 溝道 MOSFET 設計。 為了提高靈活性，每個(gè)輸入源都有一個(gè) 獨立的 UVLO 閾值，其中 應編程以設置輸入的 最低工作電壓。附加 引腳可用于提供系統 與 V在和 V外狀態(tài)， 啟用 改進(jìn)監測和控制。

智能 PowerPath 控制器加上 單個(gè)電感降壓-升壓轉換器 集成在 4 毫米× 5 毫米 QFN 中或 28 引腳 TSSOP 封裝。簡(jiǎn)單， 靈活性和電路板面積節省 解決方案是理想的都無(wú)法比擬的 二極管或傳統二極管OR功率 路徑，后跟單獨的降壓-升壓 直流/直流轉換器。LTC3118 工作 在固定的 1.2MHz 頻率下，優(yōu)化 開(kāi)關(guān)損耗之間的權衡 和外部組件尺寸。一個(gè)完整的 基于 LTC3118 的系統如 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(jìn) 切換性能

圖 3 顯示了一個(gè)應用程序，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實(shí)現 任一輸入源。電池已放置 在 V 上國家警察在此應用程序中為 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 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 監控以允許增加負載電流 當存在 12V 適配器時(shí)。

圖3.（a） LTC3118 原理圖 （b） 效率曲線(xiàn)

通常具有多個(gè)來(lái)源的設計 涉及“熱插拔”電源， 如墻上適配器，引起噪音 以及輸入端的感應振鈴。這些 瞬變可以通過(guò)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 在某些系統中不切實(shí)際。A LTC3118- 基于設計能夠更好地管理 這些轉換和瞬態(tài)在幾個(gè) 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 引腳允許設置自定義 UVLO 電平 對于每個(gè)輸入，如圖 3 所示。

圖 4a 顯示了一個(gè)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(guò)沖至 17V 由于長(cháng)電纜的電感。 圖 4b 顯示了以下情況下的響應 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(jiǎn)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(gè) 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/系統電源或 3 個(gè)鋰離子電池 處于優(yōu)先模式的單元格 啟用突發(fā)以改進(jìn) 電池壽命

第二個(gè)基于 LTC3118 的應用是 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(shí)應優(yōu)先使用 USB 輸入， LTC3118 被設定為 V國家警察優(yōu)先權 模式。使用 USB 操作時(shí)，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 的內部 PWM 電路無(wú)縫轉換，從而產(chǎn)生 電感和輸出電壓抖動(dòng)最小。

圖5.（a） LTC3118 原理圖 （b） 效率曲線(xiàn)

突發(fā)模式操作提供改進(jìn) 任一來(lái)源輕負載時(shí)的效率， 如圖5b所示。輕載時(shí) 效率顯然對 電池輸入，USB 輸入可能會(huì )受益 以及如果由另一個(gè)供電 便攜式設備。LTC3118 的平均值 電流模式控制提供出色的性能 負載階躍響應，即使在突發(fā)模式操作中也是如此。圖 6a 顯示了轉換 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(jìn)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 在數據傳輸過(guò)程中，建議使用USB 3.1 標準支持高達 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(gè)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(shí)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(gè)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) 和負載的功率預算。如果 LTC3118 的 V抄送供應從 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(jìn)，如圖6b所示。

備份系統

圖 7 顯示了備用電源系統 其中主電源在 V 上國家警察由 12V 系統電源軌或引線(xiàn)供電 酸性電池。一個(gè) 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。在優(yōu)先的情況下 V國家警察電源中斷，V1GD 指示燈 轉換高以提醒系統， LTC3118 開(kāi)始工作 從 V國家警察保持 V外在監管中。

圖7.備份系統將系統保持超過(guò)一秒鐘以允許數據存儲

備份事件的范圍照片 如圖7所示，其中200mA 支持加載超過(guò)一秒 允許受控關(guān)機?？捎?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 秒內耗盡。 輸出能量為 1.35 焦耳，導致 平均轉換效率為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(dòng)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 開(kāi)機 V國家警察到初始啟動(dòng) 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情況輕松修改 關(guān)于系統的要求。

總結

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

審核編輯：郭婷