LT3495系列低噪聲升壓轉換器：特性、應用與設計要點

引言

在電子設計領域，電源管理芯片的性能直接影響著整個系統的穩定性和效率。LT3495/LT3495B/LT3495 - 1/LT3495B - 1系列低噪聲升壓轉換器作為一款優秀的電源芯片，具有諸多獨特的特性和廣泛的應用場景。今天，我們就來深入了解一下這款芯片。

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芯片概述

產品特性

• 低噪聲與高效率：采用可變峰值電流和可變關斷時間控制方案，在寬負載范圍內實現低輸出電壓紋波和高效率。對于LT3495/LT3495 - 1，開關關斷時間不超過固定水平，確保開關頻率在整個負載范圍內高于音頻頻段，有效避免音頻干擾。
• 集成度高：集成了功率開關、反饋電阻和輸出斷開電路，減少了外部元件數量，降低了設計復雜度。
• 低靜態電流：工作模式下靜態電流低至60μA，關斷模式下進一步降至小于0.1μA，有助于延長電池供電設備的續航時間。
• 寬輸入輸出范圍：輸入范圍為2.5V至16V，輸出范圍可達40V，能滿足多種不同的應用需求。
• 輸出斷開功能：內部斷開電路允許在關斷期間將輸出電壓與輸入隔離，提高了系統的安全性和可靠性。
• 輔助參考輸入：通過CTRL引腳可以覆蓋內部1.235V反饋參考，實現對輸出電壓的完全控制，可用于顯示調光或對比度調整等應用。

產品參數

典型應用

OLED電源

LT3495系列可用于單節鋰離子電池供電的OLED電源，其低靜態電流和低噪聲控制方案能夠滿足OLED對電源的嚴格要求，為OLED提供穩定、高效的電源供應。

MP3播放器

在MP3播放器中，LT3495系列可以為音頻放大器等模塊提供合適的電源，其高效率和低噪聲特性有助于提升音質，延長電池續航時間。

其他應用

還可用于低噪聲電源、可調高壓電源等多種應用場景，為不同的電子設備提供穩定可靠的電源解決方案。

設計要點

電感選擇

電感的選擇對電路性能至關重要。對于大多數LT3495系列設計，推薦使用值為3.3μH或更高的電感，同時應選擇具有低磁芯損耗和小DCR（銅線電阻）的電感。電感的飽和電流額定值應高于峰值電感電流，峰值電感電流可通過公式[I{PK}=I{LIMIT }+frac{V_{IN} cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]計算，其中ILIMIT對于LT3495/LT3495B為0.65A，對于LT3495 - 1/LT3495B - 1為0.35A。

電容選擇

陶瓷電容因其小尺寸和低ESR特性，適合大多數LT3495系列應用。推薦使用X5R和X7R類型的電容，它們在較寬的電壓和溫度范圍內能保持較好的電容值。一般來說，4.7μF的輸入電容和1μF至10μF的輸出電容對于大多數應用是足夠的，但要注意檢查實際電容值在所需輸出電壓下的變化。

二極管選擇

肖特基二極管具有低正向電壓降和快速開關速度的特點，推薦用于LT3495系列。例如Diodes Inc.的B0540WS - 7二極管，額定平均正向電流為0.5A，反向擊穿電壓為40V，是一個不錯的選擇。

輸出電壓設置

LT3495系列配備了內部1.235V參考和輔助參考輸入。要使用內部參考，CTRL引腳必須保持高于1.5V；當CTRL引腳電壓在0V至1.235V之間時，芯片將調節輸出，使FB引腳電壓接近CTRL引腳電壓。可根據公式[R 1=76 cdotleft(frac{V_{OUT }}{1.235}-1right) k Omega]選擇R1的值來設置最大輸出電壓。

反饋節點選擇

反饋電阻可以連接到VOUT引腳或CAP引腳。連接到VOUT引腳可以消除輸出斷開PMOS上的電壓降導致的輸出偏移；連接到CAP引腳則不能補償該電壓降，輸出電壓會略低于電阻分壓器設定的值。在大多數情況下，建議將反饋電阻連接到VOUT引腳。

負載連接

將負載連接到CAP引腳而不是VOUT引腳可以提高轉換器的效率，因為這樣可以使PMOS斷開電路的功率損耗忽略不計。但要注意，在關斷期間，CAP節點不能接地，而是會被限制在VCC以下約一個二極管壓降的水平。

最大輸出負載電流計算

計算最大輸出負載電流可按以下步驟進行：

1. 計算峰值電感電流：[I{PK}=I{LIMIT }+frac{V_{IN} cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]
2. 計算電感紋波電流：[I{RIPPLE}=frac{(V{OUT}+1 - V_{IN}) cdot 200 cdot 10^{-9}}{ L}]
3. 計算平均輸入電流：[I{IN(AVG)}=frac{I{PK}-I_{RIPPLE}}{2}]
4. 計算標稱輸出電流：[I{OUT(NOM)}=frac{I{IN(AVG)} cdot V{IN} cdot 0.8}{V{OUT}}]
5. 降額輸出電流：[I{OUT}=I{OUT(NOM)} cdot 0.8]

軟啟動設計

通過將SHDN和CTRL引腳按特定方式連接，并在CTRL引腳使用RC濾波器來限制啟動電流，LT3495可以實現軟啟動。軟啟動時間可通過公式[T{START - UP}=R{CTRL} cdot C{CTRL} cdot lnfrac{V{SHDN}}{V_{SHDN}-1.235}]設計，其中VSHDN是芯片啟用時SHDN引腳的電壓。

輸出斷開注意事項

LT3495系列具有輸出斷開PMOS，在關斷期間可將負載與輸入隔離。但要注意，當CAP和VOUT電壓差超過8.7V（典型值）時，PMOS電流不再受限，可能會損壞PMOS。此外，當輸入電壓超過8V時，PMOS在關斷期間會導通，輸出電壓將不再與輸入隔離。

電路板布局

在PCB布局時，要注意開關上升和下降時間應盡可能短，以提高效率。為防止電磁干擾（EMI）問題，高頻開關路徑的布局至關重要。應盡量減小與SW引腳連接的所有走線的長度和面積，并在開關穩壓器下方使用接地平面，以減少層間耦合。同時，FB引腳對噪聲敏感，應盡量減小連接到該引腳的所有走線的長度和面積。

總結

LT3495/LT3495B/LT3495 - 1/LT3495B - 1系列低噪聲升壓轉換器憑借其豐富的特性和廣泛的應用場景，為電子工程師提供了一個優秀的電源解決方案。在設計過程中，合理選擇電感、電容、二極管等元件，正確設置輸出電壓，注意軟啟動、輸出斷開等問題，并優化電路板布局，能夠充分發揮該系列芯片的性能，設計出穩定、高效的電源電路。你在使用這款芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。