LT3095：雙通道低噪聲偏置發生器的卓越性能與應用

在電子工程師的日常設計中，選擇合適的電源管理芯片至關重要。今天，我們就來深入探討一下 Linear 公司的 LT3095 雙通道低噪聲偏置發生器，看看它在實際應用中能為我們帶來哪些優勢。

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一、產品概述

LT3095 能夠從 3V 至 20V 的通用輸入電壓產生兩個低噪聲偏置電源。每個通道都包含一個固定頻率、峰值電流模式的升壓開關穩壓器和一個低噪聲、單電阻可編程的 50mA 線性穩壓器。這種設計使得輸出紋波和噪聲小于 100μVP - P，為對噪聲敏感的應用提供了可靠的電源解決方案。

二、產品特性

（一）升壓穩壓器特性

1. 寬輸入電壓范圍：支持 3V 至 20V 的輸入電壓，適用于多種電源環境。
2. 可調開關頻率：開關頻率可在 450kHz 至 2MHz 之間調節，還能同步到外部時鐘，增強了設計的靈活性。
3. 強大的功率開關：配備 950mA 功率開關和集成肖特基二極管，內部頻率補償功能簡化了設計。

（二）線性穩壓器特性

1. 寬輸出電壓范圍：輸出電壓范圍為 1V 至 20V，滿足不同應用的需求。
2. 低噪聲性能：在 10Hz 至 100kHz 范圍內，噪聲僅為 4μVRMS，高頻電源抑制比（PSRR）在 1MHz 時可達 72dB。
3. 獨立使能引腳：具有獨立的精密閾值使能引腳，對稱引腳布局簡化了 PCB 布局。
4. 封裝優勢：采用熱增強型 3mm × 5mm 24 引腳 QFN 封裝，散熱性能良好。

三、電氣特性

（一）輸入電壓與電流

輸入電壓范圍為 3V 至 20V，在不同使能狀態下，輸入引腳的電源電流有所不同。例如，在使能引腳為 5.0V、輸入電壓為 5V 且不開關時，輸入引腳電源電流為 3.25 - 5mA；在使能引腳為 0.3V、輸入電壓為 20V 處于關斷狀態時，電流為 1.6 - 5μA。

（二）使能閾值與電流

使能引腳的上升閾值典型值為 1.23V，具有 125mV 的遲滯，使能引腳電流在使能電壓為 5V 時為 1 - 5μA。

（三）其他特性

內部穩壓器輸出（INTVCC）電壓標稱值為 2.7V，具有欠壓鎖定功能。升壓穩壓器的差分調節電壓典型值為 2V，最大占空比為 90%。線性穩壓器的 SET 引腳電流為 50μA，輸出電壓調節性能良好，負載調節能力也較為出色。

四、典型性能特性

（一）效率

在不同輸入電壓和輸出電壓條件下，效率表現良好。例如，在輸入電壓為 5V 或 3.3V，輸出電壓分別為 5V 和 15V 時，隨著負載電流的增加，效率有所變化。

（二）瞬態響應

在負載電流變化時，輸出紋波和電壓能夠快速響應并穩定，表現出良好的瞬態性能。

（三）其他特性

SET 引腳電流、失調電壓等參數也會隨著溫度、輸出電壓和輸出電流的變化而有所不同，這些特性為工程師在設計時提供了參考。

五、引腳功能

（一）接地引腳（GND）

多個接地引腳以及暴露焊盤引腳 25 都需連接到地，以確保最佳性能和散熱。

（二）升壓輸出引腳（BSTOUT1、BSTOUT2）

分別為通道 1 和通道 2 的升壓轉換器輸出，電壓通常調節為對應線性穩壓器輸出電壓加 2V，優化了線性穩壓器的瞬態響應和 PSRR 性能。

（三）內部穩壓器輸出引腳（INTVCC）

為內部電路供電，標稱電壓為 2.7V，需連接一個最小 0.1μF 的陶瓷電容到地。

（四）線性穩壓器輸入和輸出引腳（LDOIN1、LDOIN2、OUT1、OUT2）

分別為線性穩壓器的輸入和輸出引腳，輸出引腳需連接最小 2.2μF、ESR 小于 0.1Ω 的陶瓷電容以防止振蕩。

（五）輸出電壓設置引腳（SET1、SET2）

通過連接一個電阻到地來編程輸出電壓，輸出電壓范圍為 1V 至 20V。連接電容到地可改善瞬態響應、PSRR 和噪聲性能。

（六）使能引腳（EN1、EN2）

拉低使能引腳可關閉對應通道的升壓轉換器和線性穩壓器，具有典型的上升閾值和遲滯。

（七）振蕩器頻率目標引腳（RT）

通過連接一個電阻到地來編程內部振蕩器頻率，范圍為 450kHz 至 2MHz。

（八）外部時鐘同步輸入引腳（SYNC）

可接地使用內部振蕩器，也可連接到邏輯電平時鐘源進行外部同步。

六、應用信息

（一）輸出電壓編程

線性穩壓器采用單電阻可編程參考架構，通過 SET 引腳的 50μA 電流和外部電阻來確定輸出電壓。升壓穩壓器會自動跟蹤線性穩壓器的輸出，保持 LDOIN 和 OUT 之間的電壓差為 2V。

（二）電容選擇

1. 升壓輸出電容/線性穩壓器輸入電容：推薦使用 10μF 的電容，需考慮電容在偏置和溫度條件下的電容值變化。
2. 線性穩壓器輸出電容：最小輸出電容為 2.2μF（ESR < 0.1Ω），使用低 ESR 多層陶瓷電容可提高穩定性和紋波抑制能力。
3. SET 引腳電容：使用外部電容旁路 SET 引腳可降低輸出噪聲，最小電容值為 10nF，電容值越大，噪聲降低越明顯，但啟動時間會相應增加。

（三）開關頻率編程

可通過連接外部電阻到 RT 引腳來編程內部振蕩器頻率，也可使用 SYNC 引腳同步到外部時鐘。

（四）電感選擇

選擇電感時，應使開關穩壓器在峰值電流約 1A 時電流紋波 ≤30%。同時，要考慮電感值對系統效率、環路穩定性和輸出紋波的影響，避免電感飽和。

（五）高頻邊緣與無源濾波技術

升壓轉換器輸出的高頻尖峰可通過 PCB 布局和無源濾波技術來減小。在需要極高紋波抑制的應用中，可使用 π 網絡濾波器。

（六）PCB 布局

合理的 PCB 布局對于減小輸出的殘余開關成分至關重要。應盡量減小升壓輸出電容形成的高頻熱環路面積，減小 SW 節點跡線面積，同時注意 LDO 輸出和參考跡線的布局，避免電磁耦合。

（七）熱考慮

LT3095 具有內部熱限制電路，在正常連續負載條件下，不應超過 125°C 的最大結溫。要考慮從結到環境的所有熱阻來源，確保散熱良好。

七、典型應用

（一）5V 輸入，5V 和 15V 輸出

適用于對電源噪聲敏感的 USB 供電應用、數據轉換、工業電源和射頻等領域。

（二）5V 至 20V 輸入，5V 和 12V 輸出

在需要連續輸出電流的應用中表現出色，如儀器放大器等。

（三）可編程輸出跟蹤

可實現輸出電壓的動態跟蹤，滿足特定應用的需求。

八、相關部件

LT3095 還有一些相關部件可供選擇，如 LT3048、LT3042、LT3080 和 LTC3260 等，它們各自具有不同的特點和應用場景，工程師可以根據具體需求進行選擇。

總之，LT3095 以其出色的性能和豐富的功能，為電子工程師在電源設計中提供了一個可靠的選擇。在實際應用中，我們需要根據具體的需求和條件，合理選擇和使用該芯片，以達到最佳的設計效果。你在使用 LT3095 或其他類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。