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。它可以與太陽能電池進(jìn)行二極管 “合路” 連接,或者用類似于圖 2 所示的方法,用 MOSFET 開關(guān)連接和斷接備份電池。
5V 轉(zhuǎn)換器無縫地用各種輸入源工作
圖 3 說明,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 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,并通過向內(nèi)部開關(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),它通過降低用來產(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 (用戶設(shè)定)。應(yīng)用如果采用較大電流的太陽能電池或其他內(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)該用來設(shè)定一個(gè) UVLO 門限,如圖 1 例子所述。
評(píng)論