單通道LTC1149可提供3.3V和5V

Peter Schwartz

本設計筆記展示了一個 LTC1149 同步開關穩壓器如何能夠提供 3.3V 和 5V 輸出。該設計的簡單性、低成本和高效率使其成為便攜式電池供電應用的有力競爭者。所述電路接受8V至24V的輸入電壓，為總功率為3W或更低的3.5V和17V負載的任意組合供電。對于 8V 至 16V 范圍內的輸入電壓，可以使用 LTC1148，從而降低了靜態電流和成本。

為方便起見，測試電路主要使用通孔組件構建。后續設計說明將詳細介紹如何使用表面貼裝器件構建該電路。

性能

該電路的效率非常出色，通常接近并經常超過90%（圖1）。兩個輸出之間的交叉調節（衡量其相互依賴性的指標）非常好（表1）。在低功率水平下，LTC1149 干凈利落地進入突發模式操作，靜態電流僅為 0.7mA。

圖1.效率與V在和 P外.

操作理論

完整電路如圖2所示。為了開發 3.3V 輸出，LTC1149 充當一個同步降壓型 （降壓） 轉換器。L1A和L1B串聯構成3.3V降壓電感，C1/C2組合為3.3V輸出濾波電容。當Q1/Q2導通時，通過L1的電流斜坡上升。當Q1/Q2關斷時，Q3導通，為L1中的電流提供低電阻再循環路徑。使用Q3作為同步整流器幾乎消除了傳導壓降，從而提高了效率。

圖2.雙輸出 LTC1149 電源以低成本提供了高效率。

5V 輸出由 L1、L2、Q4 和 C3/C4 產生。由于Q3在導通時壓降基本為零，因此在此期間，L1兩端的電壓固定為3.3V。在已知L1兩端電壓的情況下，變壓器動作會在L2兩端產生可預測的電壓。如果Q4與Q3導通相同的間隔（形成第二個同步整流器），電流將從L2流入C3/C4。使用 L2A/L1B 和 L1 之間的匝數比為 1：2，C3/C4 將充電至 （0.5 ? 3.3V） + 3.3V = 5V 的總電壓。LTC1149 的誤差放大器的反饋來自 3.3V 和 5V 輸出，通過 R1 和 R2 （這種“分離反饋”增強了交叉調節）。

除了簡單之外，與其他雙輸出技術相比，此拓撲還提供了一些更微妙的優勢：

3.3V和5V輸出本質上是相互同步的。

兩個輸出在上電后或短路后同時達到其額定電壓。

任一輸出的接地短路將自動禁用另一個輸出。使用兩個獨立控制回路的技術很難實現這一點。

專用電路

該電路有三個區域需要特別注意。它們是變壓器（L1A、L1B、L2）、輸入和輸出電容器以及布局。

變壓器必須是三線繞組的。三絲繞組是一種標準生產技術，其中三根導線同時纏繞在同一磁芯上。由此產生的三個線圈形成具有出色磁耦合的變壓器。在該電路中，這些屬性提高了交叉調節和效率。三個線圈中的兩個串聯起來形成L1。第三個線圈成為升壓繞組L2。這固有地提供了 L2 和 L1 之間所需的 1：2 匝數比。測試變壓器是在Kool Mμ 23-A77050環形線圈上使用三個十匝#7線繞組制成的（成品尺寸：直徑0.625英寸×高0.25英寸）。如果需要現成的變壓器，Coiltronics，Inc.和Hurricane Labs都提供合適的零件。線圈電子學可致電 （305） 781-8900;颶風的號碼是（801）635-2003。

輸入和輸出電容器的值和尺寸由ESR和紋波電流額定值決定。下面列出了關鍵參數。圖 2 中建議了特定的供應商和類型。

C1， C2： 總并行 ESR ≤ 0.035Ω IRMS
總額定值 ≥ 2.5A C3， C4： IRMS 總額定值 ≥ 2.5A C5， C6： IRMS 總額定值 ≥ 1.6A

通常，布局實踐應遵循其他開關電源的布局實踐。一些例子是：將不同類型的接地分開（例如，信號接地、主電源接地），并將各種接地返回到單個公共點。電源和接地引線應保持簡短，并盡可能與信號走線隔離。

審核編輯：郭婷