具 1.3μA 超低靜態(tài)電流的 15V 降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器

在 VCC (因此也是 PGOOD) 有效之前，連接從 PGOOD 至 VCC 的二極管用來(lái)在啟動(dòng)時(shí)保持 PGOOD 為低電平。

選擇在哪里放置備份電池

在前述例子中，備份電池放置在輸出端。就輕負(fù)載應(yīng)用而言，這么做的優(yōu)點(diǎn)是，電池不會(huì)暴露于相對(duì)較高的轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)輸入電流突發(fā)之下，因?yàn)殡姵赜锌赡苁堑腿萘亢途吒邇?nèi)部阻抗。這種突發(fā)會(huì)導(dǎo)致較大幅的電池電壓下降和內(nèi)部功耗，從而縮短電池壽命。

將備份電池放置在轉(zhuǎn)換器輸出端的缺點(diǎn)是，電池電壓與想要的輸出電壓必須良好匹配，電池必須具備相對(duì)平坦的放電曲線，以便合理保持 VOUT 穩(wěn)定。3V 鋰離子電池滿(mǎn)足所有這些要求。

將備份電池放置在轉(zhuǎn)換器的輸入端，允許電池電壓與想要的輸出電壓不同，但是電池必須能夠承受轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)或負(fù)載瞬態(tài)時(shí)產(chǎn)生的較大電流。備份電池如果放置在輸入端，那么就長(zhǎng)壽命應(yīng)用而言，鋰亞硫酰氯電池一般是較好的選擇。它可以與太陽(yáng)能電池進(jìn)行二極管 “合路” 連接，或者用類(lèi)似于圖 2 所示的方法，用 MOSFET 開(kāi)關(guān)連接和斷接備份電池。

5V 轉(zhuǎn)換器無(wú)縫地用各種輸入源工作

圖 3 說(shuō)明，LTC3129-1 能夠以最少的外部組件，在多種負(fù)載和輸入電壓情況下以高效率工作。在這個(gè)例子中，輸出已經(jīng)用 VS1 – VS3 引腳針對(duì) 5V 電壓設(shè)定，可以由 5V USB 輸入、各種電池或者 3V 至 15V 交流適配器供電。在軍用無(wú)線電設(shè)備等至關(guān)重要的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，能夠靈活無(wú)縫地用多種電源工作是非常有價(jià)值的。

圖 3：多輸入 5V 轉(zhuǎn)換器

LTC3129-1 在休眠模式時(shí) IQ 僅為很低的 1.3µA，加之高阻抗內(nèi)部反饋分壓器，所以該器件能夠在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持高效率，如圖 4 所示。當(dāng)負(fù)載電流僅為 100µA 時(shí)，效率在幾乎整個(gè) VIN 范圍內(nèi)均為大約 80%。這個(gè)特點(diǎn)很重要，在大量時(shí)間處于低功率狀態(tài)的應(yīng)用中，可延長(zhǎng)電池壽命。

圖 4：圖 3 所示 5V 轉(zhuǎn)換器的效率隨 VIN 和負(fù)載的變化

電壓階躍響應(yīng) (VIN 從 5V 階躍至 12V) 如圖 5 所示，圖中顯示了重負(fù)載和輕負(fù)載情況下的 VOUT。在 200mA 負(fù)載時(shí)，該器件以 PWM 模式工作，VOUT 過(guò)沖僅為 150mV (3%)。在 10mA 負(fù)載時(shí)，該器件以突發(fā)模式工作，突發(fā)紋波為 100mVPK-PK (2%)，由于電壓階躍而產(chǎn)生了低于 100mV 的 VOUT 過(guò)沖。

圖 5：圖 3 所示 5V 轉(zhuǎn)換器的電壓瞬態(tài)響應(yīng)

VCC 引腳是內(nèi)部 LDO 的輸出，從 VIN 產(chǎn)生標(biāo)稱(chēng) 3.9V 電壓以給 IC 供電。這個(gè) LDO 設(shè)計(jì)為可以從外部向后驅(qū)動(dòng)至高達(dá) 5V。本例中顯示，在 VOUT 至 VCC 之間連接了一個(gè)可選自舉二極管。

增加這個(gè)外部自舉二極管有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先，它提高了低 VIN 時(shí)的效率，并通過(guò)向內(nèi)部開(kāi)關(guān)提供更高的柵極驅(qū)動(dòng)電壓以提供很大的負(fù)載電流，從而降低了 RDS(ON)。另外，在高 VIN 和輕負(fù)載時(shí)，它通過(guò)降低用來(lái)產(chǎn)生 VCC 內(nèi)部 LDO 中的功率損耗以提高效率。(請(qǐng)注意，VCC 引腳禁止升高至高于 6V，所以它不能用二極管連接至更高的輸出電壓。)

增加一個(gè)自舉二極管的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)是，允許以較低的 VIN 工作。啟動(dòng)之后，如果 VCC 保持高于其 2.2V 最低值 (在本例中靠輸出電壓保持)，那么轉(zhuǎn)換器就能夠以低至 1.75V 的更低輸入電壓工作，在這里達(dá)到了固定的內(nèi)部 VIN UVLO 門(mén)限。這種能力使可用電壓范圍有了足夠大的擴(kuò)展，因此有可能用兩個(gè)幾乎沒(méi)電的堿性電池運(yùn)行。請(qǐng)注意，如果電池電壓低于 2.4V，轉(zhuǎn)換器關(guān)斷 (或者 VOUT 短路)，那么該 IC 就不能重新啟動(dòng)。

具 MPPC 的室外太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換器 / 充電器

LTC3129 和 LTC3129-1 包括最大功率點(diǎn)控制 (MPPC) 功能，允許轉(zhuǎn)換器跟隨 VIN 至低于負(fù)載的最低電壓 (用戶(hù)設(shè)定)。應(yīng)用如果采用較大電流的太陽(yáng)能電池或其他內(nèi)部阻抗很高的電源，那么調(diào)節(jié) VIN 可保持最佳功率傳輸。當(dāng)用電流受限的電源工作時(shí)，這個(gè)功能防止轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致輸入電壓崩潰。

MPPC 控制環(huán)路是通過(guò)降低轉(zhuǎn)換器控制的平均電感器電流而工作，因此可保持所設(shè)定的最低 VIN 電壓低于負(fù)載電壓。這個(gè)電壓用一個(gè)連接至 VIN 和 MPPC 引腳的外部電阻器分壓器設(shè)定，如圖 6 的超級(jí)電容器充電實(shí)例所示。MPPC 控制環(huán)路設(shè)計(jì)為，用 22µF 最小輸入電容可穩(wěn)定。

圖 6：具最大功率點(diǎn)控制的室外太陽(yáng)能電池供電超級(jí)電容器充電器

請(qǐng)注意，如果輸出電壓驅(qū)動(dòng)常規(guī)負(fù)載，那么使電感器電流降至低于 MPPC 點(diǎn)的電流會(huì)導(dǎo)致輸出電壓下降。因此，大多數(shù)具 MPPC 的應(yīng)用都涉及到用太陽(yáng)能電池給一個(gè)大型存儲(chǔ)電容器充電 (或者給電池涓流充電) 的問(wèn)題。MPPC 功能保證，電容器或電池以最大電流充電，同時(shí)使太陽(yáng)能電池以最大功率點(diǎn)電壓工作。

有一點(diǎn)很重要，請(qǐng)注意，當(dāng) LTC3129 / LTC3129-1 處于 MPPC 控制狀態(tài)時(shí)，突發(fā)模式工作是禁止的，而且 VIN 靜態(tài)電流為幾毫安，因?yàn)樵? IC 以 1.2MHz 連續(xù)地切換。因此，MPPC 不適合與不能提供約 10mA 最小電流的電源一起使用。就需要類(lèi)似 MPPC 功能但輸入電源電流能力很弱的應(yīng)用而言，準(zhǔn)確的 RUN 引腳應(yīng)該用來(lái)設(shè)定一個(gè) UVLO 門(mén)限，如圖 1 例子所述。