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采用嶄新結(jié)構(gòu)的升壓充電泵,想了解一下嗎?

發(fā)布時間:2022-01-12 來源:亞德諾半導(dǎo)體 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】充電泵(無電感)DC/DC轉(zhuǎn)換器在對空間有限制的應(yīng)用中頗受歡迎,它一定需要低到中負載電流供電。這種轉(zhuǎn)換器采用了小型封裝,靜態(tài)工作電流很低,且需要最少的外部元件。但是,噪音的產(chǎn)生是許多充電泵的一個不太理想的特征。


這些不想要的噪聲會引發(fā)許多問題。在無線應(yīng)用中,功率輸入產(chǎn)生的噪聲會干擾RF傳輸和接收,而在輸出的噪聲會與那些敏感電路耦合,甚至產(chǎn)生聽得見的噪聲。新型的LTC3200系列升壓充電泵采用嶄新結(jié)構(gòu),可將在輸入和輸出的噪聲減至最低,以避免上述不想要的干擾。


Burst Mode?突發(fā)方式與恒定頻率


大多數(shù)可調(diào)節(jié)的充電泵DC/DC轉(zhuǎn)換器采用Burst Mode突發(fā)方式架構(gòu)。雖然這種調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)具有最低的靜態(tài)電流,但所產(chǎn)生的輸入和輸出噪聲也最大。采用突發(fā)方式的器件,充電泵開關(guān)向輸出提供最大電流,或完全被關(guān)斷。為了對輸出進行調(diào)節(jié),遲滯比較器和基準控制了充電泵的導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)輸出端有低頻紋波產(chǎn)生時,需要加以調(diào)節(jié)(如圖1所示)。這種一開一關(guān)的突發(fā)將導(dǎo)致較大的輸入紋波電流,因此,必須由輸入電源供電。輸入電源中的任何阻抗都會在輸入端產(chǎn)生電壓噪聲,這種噪聲必須由采用相同電源供電的其它電路排除掉。


采用嶄新結(jié)構(gòu)的升壓充電泵,想了解一下嗎?

表1:典型的突發(fā)方式輸出紋波。


LTC3200和LTC3200-5充電泵已設(shè)計成使輸入與輸出噪聲降至最小,這些器件均是可調(diào)節(jié)的升壓充電泵,能提供高達100mA的輸出電流。LTC3200-5 可提供穩(wěn)定的5V輸出電壓,采用6引腳SOT-23封裝;而LTC3200可產(chǎn)生可調(diào)輸出電壓,并采用8引腳MSOP封裝。


兩種器件均采用恒定頻率架構(gòu)以減小低頻輸出噪聲。即使沒有負載,充電泵的開關(guān)也是連續(xù)的,線性控制環(huán)路負責(zé)調(diào)節(jié)在每個時鐘周期內(nèi)向輸出端傳輸電荷總量。由于輸出調(diào)節(jié)環(huán)路是線性的,峰到峰值輸出紋波近似為VRIPPLE = (ILOAD/COUT)/(2 ? fOSC),由于調(diào)節(jié)器的遲滯而沒有產(chǎn)生額外紋波。


即使采用小型輸出電容器,器件的2MHz振蕩頻率也可允許低輸出紋波,圖2給出了LTC3200-5采用不同值的輸出電容器支持100mA負載電流時的輸出紋波情況。


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圖2:LTC3200-5的輸出紋波。


減小輸入噪聲


雖然單獨恒定頻率可改善輸入噪聲,但LTC3200系列還前進了一步,它采用獨特的內(nèi)置控制電路來調(diào)節(jié)充電泵在兩個時鐘相下的輸入電流,這種技術(shù)可以防止RC電流在充電泵振蕩器的一個或兩個半時鐘周期內(nèi)的衰減,這因為改變輸入電流而將參照輸入紋波降至最小。圖3給出了LTC3200與典型突發(fā)方式充電泵之間的輸入噪聲差異。如圖所示,兩個器件都可從3.6V的輸入電壓中獲得100mA的輸出電流和5V的穩(wěn)定輸出電壓。0.1Ω的輸入阻抗是用來做測試用的。典型突發(fā)方式充電泵器件在輸入和輸出均采用10μF陶瓷電容器,LTC3200采用具有相同介電質(zhì)的1μF陶瓷電容器。如圖3所示,即使旁路電容減小到1/10,采用LTC3200也可顯著降低輸入噪聲。


采用嶄新結(jié)構(gòu)的升壓充電泵,想了解一下嗎?


采用嶄新結(jié)構(gòu)的升壓充電泵,想了解一下嗎?

圖3:輸入噪聲測試電路。


典型應(yīng)用


充電泵通常為手機和PDA等手持電子設(shè)備提供低功率升壓轉(zhuǎn)換。這些設(shè)備,尤其是那些含有RF通訊電路的產(chǎn)品,對噪聲十分敏感。低噪聲充電泵的一個流行應(yīng)用是給白光LED供電,以便為小型彩色LCD顯示器提供背光。圖4所示的電路是一低噪聲升壓電源,最多可驅(qū)動6只白光LED,LTC3200的FB引腳用來調(diào)節(jié)流經(jīng)每只LED鎮(zhèn)流管上的LED電流。采用LTC3200,用戶可直接利用電池為背光電路提供升壓電源,免除了笨拙的低頻噪聲過濾問題。


采用嶄新結(jié)構(gòu)的升壓充電泵,想了解一下嗎?

圖4:具有LED電流控制功能的低噪聲白光LED驅(qū)動器。


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