LT3487：CCD偏置的高效開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為CCD成像器提供穩(wěn)定的偏置電壓是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。Linear Technology Corporation的LT3487雙通道開關(guān)穩(wěn)壓器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了這一應(yīng)用場景的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下這款穩(wěn)壓器。

文件下載：LT3487.pdf

一、LT3487的特性亮點(diǎn)

1. 強(qiáng)大的輸出能力

LT3487能夠從鋰離子電池中產(chǎn)生15V/45mA的正輸出和 -8V/90mA的負(fù)輸出，滿足了許多流行CCD成像器的偏置需求。這種強(qiáng)大的輸出能力使得它在CCD偏置應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

2. 智能的輸出斷開技術(shù)

該穩(wěn)壓器采用了輸出斷開技術(shù)，消除了標(biāo)準(zhǔn)升壓配置中從輸入到輸出負(fù)載的直流電流路徑。這一特性不僅提高了系統(tǒng)的安全性，還減少了不必要的功耗。

3. 有序的通道啟動(dòng)

通過內(nèi)部的排序電路，正輸出在負(fù)通道開始切換之前達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，確保了兩個(gè)輸出的總和始終為正。這種有序的啟動(dòng)方式有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4. 內(nèi)部肖特基二極管

LT3487集成了內(nèi)部肖特基二極管，減少了外部元件的數(shù)量，降低了成本和電路板空間。同時(shí)，2MHz的恒定開關(guān)頻率允許使用小型、低剖面的電容和電感，并且產(chǎn)生易于濾波的低噪聲輸出。

5. 簡單的輸出電壓設(shè)置

每個(gè)通道只需一個(gè)電阻即可設(shè)置輸出電壓，大大簡化了設(shè)計(jì)過程。這種簡單的設(shè)置方式使得工程師能夠快速調(diào)整輸出電壓，滿足不同應(yīng)用的需求。

6. 可編程軟啟動(dòng)

通過一個(gè)電容可以對(duì)軟啟動(dòng)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道的順序軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)功能可以避免啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊，保護(hù)電路元件。

7. 獨(dú)立的電源引腳

獨(dú)立的(V_{BAT})引腳允許為電源和控制電路提供獨(dú)立的電源，增加了設(shè)計(jì)的靈活性。

8. 緊湊的封裝

LT3487采用10引腳（3mm × 3mm）DFN封裝，體積小巧，適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用。

二、電氣特性詳解

1. 工作電壓范圍

LT3487的工作電壓范圍為2.3V至16V，輸出電壓最高可達(dá)28V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

2. 靜態(tài)電流

在不同的工作模式下，LT3487的靜態(tài)電流表現(xiàn)不同。當(dāng)RUN/SS = 3V且不切換時(shí)，靜態(tài)電流典型值為3.7mA；當(dāng)RUN/SS = 0V時(shí)，靜態(tài)電流為5.3 - 8μA，這有助于降低系統(tǒng)的功耗。

3. 開關(guān)頻率和占空比

開關(guān)頻率為1.85 - 2.15MHz，最大占空比為87 - 93%，能夠提供穩(wěn)定的輸出。

4. 電流限制

正通道和負(fù)通道的開關(guān)電流限制分別為750 - 920mA和900 - 1090mA，確保了電路的安全性。

三、應(yīng)用信息

1. 工作原理

LT3487采用恒定頻率、電流模式控制方案，通過誤差放大器和PWM比較器來調(diào)節(jié)輸出電流，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。正通道和負(fù)通道的基本工作原理相似，但負(fù)通道的參考電壓為地。

2. 電感和電容的選擇

• 電感：對(duì)于升壓通道，推薦使用10μH的電感；反相通道可以使用15μH的非耦合電感或10μH的耦合電感。選擇低核心損耗和小DCR的電感可以提高效率。
• 電容：陶瓷電容是LT3487應(yīng)用的理想選擇，推薦使用X5R和X7R類型的電容。輸入電容一般選擇1μF，輸出電容則根據(jù)具體應(yīng)用而定。

3. 浪涌電流

當(dāng)電源電壓突然施加到(V_{IN})引腳時(shí)，會(huì)產(chǎn)生浪涌電流。通過合理選擇電感和電容的值，可以確保浪涌電流的峰值低于2A。

4. 外部二極管的選擇

雖然LT3487內(nèi)置了肖特基二極管，但在高電流反相應(yīng)用中，選擇合適的外部肖特基二極管與DN并聯(lián)可以提高效率。選擇時(shí)需要考慮正向電壓降和二極管電容。

5. 輸出電壓的設(shè)置

每個(gè)通道只需一個(gè)電阻即可設(shè)置輸出電壓，公式為(R 2=frac{-V{N E G}}{25 mu A})和(R 1=frac{V{POS }-1.23}{25 mu A})。為了保持精度，建議使用高精度電阻。

6. 軟啟動(dòng)和啟動(dòng)順序

LT3487具有單軟啟動(dòng)控制功能，通過連接一個(gè)電容到RUN/SS引腳來編程軟啟動(dòng)。內(nèi)部的排序電路確保負(fù)通道在正通道達(dá)到87%的最終電壓后才開始工作。

7. 輸出斷開

輸出斷開功能使用PNP晶體管，通過調(diào)節(jié)基極電流使晶體管始終處于飽和邊緣，從而在(V_{CE(SAT)})和低靜態(tài)電流之間取得最佳平衡。

8. 反饋節(jié)點(diǎn)的選擇

正通道的反饋電阻可以連接到(V{POS})引腳或CAP引腳。連接到(V{POS})引腳可以消除輸出斷開引起的偏移，但在短路故障時(shí)需要注意；連接到CAP引腳可以確保短路后(V_{POS})引腳的電壓不超過設(shè)定值，但會(huì)存在一定的電壓降。

9. (V_{BAT})引腳的應(yīng)用

(V_{BAT})引腳允許在廣泛的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)輸出斷開操作。它可以使電源和電感使用不同的電源，提高了設(shè)計(jì)的靈活性。

10. 電路板布局考慮

在PCB設(shè)計(jì)中，需要注意開關(guān)引腳的布線，盡量減少布線長度和面積，并使用接地平面來減少電磁干擾。

四、典型應(yīng)用

LT3487適用于多種應(yīng)用場景，如CCD偏置、TFT LCD偏置、OLED偏置以及運(yùn)算放大器的±軌生成等。在不同的應(yīng)用中，根據(jù)具體需求選擇合適的電感、電容和電阻，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能。

五、總結(jié)

LT3487是一款功能強(qiáng)大、性能出色的雙通道開關(guān)穩(wěn)壓器，為CCD偏置等應(yīng)用提供了可靠的解決方案。其豐富的特性和簡單的設(shè)計(jì)方式，使得工程師能夠輕松實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源設(shè)計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇電感、電容和其他元件，同時(shí)注意電路板的布局，以充分發(fā)揮LT3487的優(yōu)勢。你在使用LT3487或類似穩(wěn)壓器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。