LTC3252：無電感雙路降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)備的電源管理領(lǐng)域，高效、低噪聲的DC/DC轉(zhuǎn)換器一直是工程師們追求的目標(biāo)。今天，我們就來深入探討一款來自LINEAR TECHNOLC的優(yōu)秀產(chǎn)品——LTC3252雙路、低噪聲、無電感降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。

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一、產(chǎn)品概述

LTC3252是一款開關(guān)電容降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，它能夠從2.7V至5.5V的單一輸入產(chǎn)生兩個(gè)可調(diào)的穩(wěn)壓輸出。與傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器相比，該轉(zhuǎn)換器采用開關(guān)電容分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，典型效率提高了50%，而且無需電感，這大大簡化了電路設(shè)計(jì)。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 寬輸入電壓范圍與高效轉(zhuǎn)換

• 輸入電壓范圍：支持2.7V至5.5V的輸入電壓，能適應(yīng)多種電源供電場(chǎng)景。
• 效率優(yōu)勢(shì)：典型效率比LDO高出50%，以理想的2:1降壓電荷泵為例，其功率效率公式為(eta equiv frac{P{OUT }}{P{N}}=frac{V{OUT } cdot I{OUT }}{V{IN } cdot frac{1}{2} I{OUT }}=frac{2 V{OUT }}{V{IN }}) 。例如，當(dāng)(V{IN }=3.6V)，(I{OUT1 }=150mA)，OUT1調(diào)節(jié)在1.5V時(shí)，實(shí)測(cè)效率為80.6%，與理論計(jì)算的83.3%非常接近。

2. 低噪聲設(shè)計(jì)

• 擴(kuò)頻操作：采用獨(dú)特的恒定頻率、擴(kuò)頻架構(gòu)，將開關(guān)噪聲分散在一定頻率范圍內(nèi)，顯著降低了峰值噪聲。與傳統(tǒng)降壓轉(zhuǎn)換器相比，LTC3252能大幅減少峰值諧波噪聲，幾乎消除諧波。
• 低輸入輸出噪聲：不僅輸出噪聲極低，輸入噪聲也比傳統(tǒng)電荷泵大幅降低。

3. 雙路獨(dú)立輸出

• 可調(diào)輸出電壓：兩個(gè)輸出可獨(dú)立調(diào)節(jié)，輸出電壓范圍為0.9V至1.6V，每個(gè)輸出的電流可達(dá)250mA。
• 輸出斷開功能：在關(guān)機(jī)模式下，OUT1和OUT2與(V_{IN})斷開，有效節(jié)省功耗。

4. 低功耗特性

• 低工作電流：兩個(gè)輸出均啟用時(shí)，典型工作電流(I_{IN}=60mu A)；啟用一個(gè)輸出時(shí)，典型工作電流為35μA。
• 低關(guān)機(jī)電流：典型關(guān)機(jī)電流(I_{IN }=0.01mu A) ，非常適合電池供電的應(yīng)用。

5. 保護(hù)功能

• 軟啟動(dòng)：內(nèi)置軟啟動(dòng)電路，可在啟動(dòng)時(shí)限制浪涌電流，防止(V_{IN})出現(xiàn)過大電流。
• 短路和過溫保護(hù)：具備短路電流限制和過溫保護(hù)功能。短路時(shí)，內(nèi)部電路會(huì)自動(dòng)將每個(gè)輸出電流限制在約500mA；當(dāng)結(jié)溫超過約160°C時(shí)，熱關(guān)斷電路將禁用電荷泵，待結(jié)溫降至約155°C時(shí)，IC恢復(fù)工作。

三、工作原理

LTC3252有兩個(gè)開關(guān)電容電荷泵，將(V_{IN})降壓為兩個(gè)穩(wěn)壓輸出電壓。兩個(gè)電荷泵以180°異相運(yùn)行，以減少輸入紋波。通過外部電阻分壓器感測(cè)每個(gè)輸出電壓，并根據(jù)誤差信號(hào)調(diào)制電荷泵輸出電流來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

四、應(yīng)用電路與性能表現(xiàn)

1. 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，如Li - Ion到1.5V/1.2V輸出、固定3.3VIN到1.5V OUT等，這些電路展示了LTC3252在不同場(chǎng)景下的靈活應(yīng)用。

2. 性能特性曲線

通過一系列性能特性曲線，我們可以直觀地了解LTC3252在不同條件下的性能表現(xiàn)，如無負(fù)載電源電流與電源電壓的關(guān)系、FB電壓與負(fù)載電流的關(guān)系、輸出電壓與電源電壓的關(guān)系、輸出效率與輸出電流的關(guān)系等。

五、元件選擇與布局考慮

1. 電容選擇

• 輸出電容：建議使用低ESR（<0.08Ω）的陶瓷電容，以減少輸出噪聲和紋波。輸出電容的大小會(huì)直接影響輸出紋波，增大電容值可按比例降低紋波。同時(shí)，電容的ESR對(duì)輸出噪聲起主導(dǎo)作用，過高的ESR會(huì)影響LTC3252的環(huán)路穩(wěn)定性。
• (V_{IN})電容：建議使用低ESR的4.7μF（最小1μF）或更大的陶瓷電容，以減少輸入噪聲。也可使用鋁和鉭電容，但由于其ESR較高，不推薦使用。
• 飛跨電容：必須使用陶瓷電容，為實(shí)現(xiàn)額定輸出電流，飛跨電容在工作溫度下以2V偏置時(shí)至少應(yīng)有0.4μF的電容值；若輸出電流要求為100mA或更低，相關(guān)飛跨電容的最小值可降至0.15μF。

2. 布局考慮

由于LTC3252具有高開關(guān)頻率和瞬態(tài)電流，因此需要精心設(shè)計(jì)電路板布局。建議使用真正的接地平面，并確保所有電容的連接短而直接，以提高性能并確保在所有條件下正常穩(wěn)壓。同時(shí)，要注意飛跨電容引腳的高邊沿速率波形可能會(huì)對(duì)相鄰電路板走線產(chǎn)生電容耦合，可使用法拉第屏蔽來解耦電容能量傳輸。

六、相關(guān)產(chǎn)品對(duì)比

文檔還列出了一系列相關(guān)產(chǎn)品，如LTC1514、LTC1515、LT1776等，工程師可以根據(jù)具體需求對(duì)比不同產(chǎn)品的特性，選擇最適合的電源管理方案。

LTC3252憑借其高效、低噪聲、雙路獨(dú)立輸出等特性，成為手持電子設(shè)備、手機(jī)、低電壓邏輯電源等應(yīng)用的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體需求合理選擇元件和優(yōu)化布局，以充分發(fā)揮LTC3252的性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用LTC3252或其他電源管理芯片時(shí)，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。