LT1317/LT1317B：微功耗600kHz PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)中，DC/DC轉(zhuǎn)換器扮演著至關(guān)重要的角色。今天我們來(lái)詳細(xì)探討Linear Technology公司推出的LT1317/LT1317B微功耗600kHz PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，看看它有哪些特點(diǎn)、如何應(yīng)用以及設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的要點(diǎn)。

文件下載：DC194A-A.pdf

一、產(chǎn)品概述

LT1317/LT1317B是固定頻率的升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為1.5V至12V，適用于多種低功耗應(yīng)用場(chǎng)景。它們的主要區(qū)別在于輕載時(shí)的工作模式：LT1317在輕載時(shí)會(huì)自動(dòng)切換到節(jié)能的Burst Mode?工作模式，而LT1317B則不會(huì)進(jìn)入Burst Mode，以犧牲輕載效率為代價(jià)消除了低頻輸出紋波。

主要特性

1. 低靜態(tài)電流：LT1317的無(wú)負(fù)載靜態(tài)電流為100μA，關(guān)機(jī)時(shí)降至30μA。
2. 寬輸入電壓范圍：可在1.5V至12V的輸入電壓下工作。
3. 固定頻率工作：600kHz的固定頻率，有助于減少電磁干擾（EMI）。
4. 啟動(dòng)能力強(qiáng)：能夠在滿載情況下啟動(dòng)。
5. 低電池檢測(cè)功能：內(nèi)置低電池檢測(cè)器，在關(guān)機(jī)時(shí)仍能保持工作。
6. 開(kāi)關(guān)性能優(yōu)越：內(nèi)部NPN功率開(kāi)關(guān)可處理500mA電流，壓降僅為300mV。
7. 封裝形式：提供MS8和SO - 8封裝。

應(yīng)用領(lǐng)域

適用于蜂窩電話、無(wú)繩電話、尋呼機(jī)、GPS接收器、電池備份、便攜式電子設(shè)備、血糖儀和診斷醫(yī)療儀器等。

二、典型應(yīng)用電路

文檔中給出了一個(gè)2節(jié)電池升壓到3.3V的典型應(yīng)用電路（圖1）。該電路通過(guò)合理選擇電感、電容和電阻等元件，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的電壓輸出。同時(shí)，還給出了不同輸入電壓下的轉(zhuǎn)換效率曲線，方便工程師評(píng)估電路性能。

三、電氣特性

靜態(tài)電流

• LT1317在不切換且VSHDN = 2V時(shí)，靜態(tài)電流典型值為100μA，最大值為160μA。
• LT1317B在VSHDN = 2V且切換時(shí)，靜態(tài)電流典型值為4.8mA，最大值為7.5mA。

反饋電壓

反饋電壓VFB典型值為1.24V，范圍在1.20V至1.26V之間。

開(kāi)關(guān)電流限制

在VIN = 2.5V、占空比為30%的條件下，開(kāi)關(guān)電流限制典型值為800mA，最大值可達(dá)1350mA。

振蕩頻率

開(kāi)關(guān)頻率fOSC典型值為620kHz，范圍在520kHz至720kHz之間。

四、工作原理

LT1317工作模式

LT1317結(jié)合了電流模式、固定頻率PWM架構(gòu)和Burst Mode微功耗操作，以在輕載時(shí)保持高效率。誤差放大器將FB引腳的電壓與內(nèi)部1.24V帶隙基準(zhǔn)進(jìn)行比較，生成誤差信號(hào)VC。當(dāng)VC下降到滯后比較器A1的偏置電壓以下時(shí)，A1輸出變低，除1.24V基準(zhǔn)、誤差放大器和低電池檢測(cè)器外的所有電路關(guān)閉，此時(shí)總電流消耗為100μA。隨著輸出負(fù)載增加，F(xiàn)B電壓下降，VC增加，A1輸出變高，使IC的其余部分啟用。開(kāi)關(guān)電流最初限制在約250mA。如果負(fù)載較輕，輸出電壓（和FB電壓）會(huì)增加，直到A1輸出變低，關(guān)閉LT1317的其余部分，從而產(chǎn)生低頻紋波電壓。這種Burst Mode操作可保持輸出穩(wěn)定，并降低IC的平均電流，即使在300μA或更低的負(fù)載電流下也能實(shí)現(xiàn)高效率。

LT1317B工作模式

LT1317B與LT1317的不同之處在于，A1的偏置點(diǎn)設(shè)置得較低，使得最小開(kāi)關(guān)電流可以降至50mA以下。因此，在輕載時(shí)沒(méi)有Burst Mode操作，設(shè)備以恒定頻率持續(xù)切換，消除了低頻輸出電壓紋波，但犧牲了輕載效率。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

布局注意事項(xiàng)

LT1317高速切換電流，因此布局對(duì)性能至關(guān)重要。輸入電容CIN必須靠近IC封裝放置（<5mm），否則可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)問(wèn)題或振蕩。同時(shí)，應(yīng)盡量減小FB引腳和VC引腳的走線面積，以降低EMI。

元件選擇

1. 電感：適合與LT1317一起使用的電感應(yīng)具備低600kHz核心損耗、能夠處理峰值開(kāi)關(guān)電流而不飽和以及低DCR等特性。文檔中推薦了幾種合適的電感，如Murata - Erie的LQH3C100、Coilcraft的DO1608 - 103等。
2. 電容：輸出端應(yīng)使用低ESR電容，如C或D封裝的固體鉭電容，電容值范圍為10μF至330μF，ESR在0.1Ω至0.5Ω之間。陶瓷電容也是一種選擇，但由于其極低的ESR可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)路穩(wěn)定性問(wèn)題，需要調(diào)整補(bǔ)償元件。輸入旁路電容的ESR要求相對(duì)較低，可使用10μF陶瓷或10μF A封裝的鉭電容。
3. 二極管：大多數(shù)應(yīng)用電路推薦使用Motorola MBR0520L表面貼裝肖特基二極管。在低電流應(yīng)用中，可使用1N4148，但效率會(huì)受到影響。在高電壓輸出應(yīng)用中，1N4148的額外壓降占輸出電壓的比例較小，效率損失也較小。在通孔應(yīng)用中，1N5818是最佳選擇。

頻率補(bǔ)償

LT1317具有外部補(bǔ)償引腳（VC），可優(yōu)化電路的頻率響應(yīng)。大多數(shù)情況下，圖1中使用的值即可工作，但有些電路可能需要額外的補(bǔ)償?？赏ㄟ^(guò)試驗(yàn)和誤差方法確定必要的元件值，以實(shí)現(xiàn)最佳的瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。

低電池檢測(cè)

LT1317的低電池檢測(cè)器是一個(gè)簡(jiǎn)單的PNP輸入增益級(jí)，具有開(kāi)集電極NPN輸出。負(fù)輸入內(nèi)部連接到200mV ±5%的基準(zhǔn)，正輸入為L(zhǎng)BI引腳。設(shè)置低電池檢測(cè)觸發(fā)點(diǎn)時(shí)，R1和R2的值應(yīng)足夠低，以避免LBI引腳的偏置電流引起較大誤差。

六、典型應(yīng)用案例

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用案例，包括單節(jié)鋰離子電池升壓到3.3V的SEPIC轉(zhuǎn)換器、5V到12V的升壓轉(zhuǎn)換器、2節(jié)電池升壓到5V的DC/DC轉(zhuǎn)換器等，并提供了相應(yīng)的效率曲線，為工程師的設(shè)計(jì)提供了參考。

七、總結(jié)

LT1317/LT1317B是兩款性能出色的微功耗DC/DC轉(zhuǎn)換器，具有寬輸入電壓范圍、低靜態(tài)電流、高效率等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要注意布局、元件選擇、頻率補(bǔ)償和低電池檢測(cè)等方面的問(wèn)題，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。希望本文能為電子工程師在使用LT1317/LT1317B進(jìn)行電源設(shè)計(jì)時(shí)提供有價(jià)值的參考。你在使用這類DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。