以高压反相电荷泵产生低噪声的正负电源

介绍 通常需要双极性电源来操作诸如运算放大器,驱动器或传感器之类的电子设备,但是在负载点很少有双极性电源可用。的ltc3260是反相电荷泵(无电感)dc / dc转换器,可以从一个单一的宽输入产生正和负电源(4.5v至32v)电源双低噪声ldo稳压器。它可以在高效的突发模式操作和低噪声恒定频率模式之间切换,从而使其既适合便携式应用又适合对噪声敏感的应用。ltc3260提供扁平的3mm x 4mm dfn或耐热增强型16引线msop,从而以最少的外部组件提供了紧凑型解决方案。图1显示了具有ltc3260的典型12v至±5v应用。
图1.典型的12v至±5v电源 反相电荷泵 ltc3260可以从其电荷泵输出vout的反向输入电压提供高达100ma的电流。vout还用作负ldo稳压器ldo–的输入电源。可以通过单个外部电阻在50khz至500khz之间调节电荷泵频率。mode引脚用于在高效率突发模式操作或恒定频率模式之间进行选择,以满足低噪声要求。
恒定频率模式 rt引脚上的单个电阻设置电荷泵的恒定工作频率。如果rt引脚接地,则电荷泵将以500khz的频率工作,在该频率下,开环输出电阻(rol)和输出纹波得到优化,从而在仅几毫伏峰峰值输出纹波的情况下提供最大可用输出功率。
如图2所示,可以通过降低工作频率来提高轻载效率,但要以增加输出纹波为代价。
图2. ltc3260 vin至vout和vin至ldo–图1中电路的效率与频率的关系 较低的工作频率会产生较高的有效开环电阻(rol),但降低的开关速率也会降低输入电流,从而在轻载时提高了效率。此外,在相对较重的负载下,增大的rol减小了vout与ldo之间的有效差-从而减小了负ldo的功耗。累积的结果是在高输入电压和/或轻负载的情况下更高的总体效率。降低频率会增加输出纹波,如下图和图3所示。
通常,恒定频率模式适用于即使在轻负载下也需要低输出纹波的应用,但是通过使用突发模式操作,可以在轻负载效率上获得更大的收益,如下所述。
图3.20ma负载下500khz,200khz和50khz下的vout恒定频率纹波比较 突发模式操作 图4显示了突发模式下电荷泵的轻载效率。突发模式操作会在恒定频率模式下增加输出纹波,但纹波的增加仅占vin的一小部分,如图5所示。突发模式操作是通过将vout充电至接近–vin来实现的。然后,在两个ldo稳压器均使能的情况下,ltc3260进入一个低静态电流睡眠状态(约100μa),直到达到突发磁滞。然后电荷泵唤醒,循环重复进行。平均vout约为–0.94vin。随着负载的增加,电荷泵会更频繁地运行以保持输出稳定。如果负载增加得足够多,电荷泵将自动切换到恒定频率模式以保持调节。
图4. ltc3260突发模式操作效率
图5.突发模式下的vout纹波 双ldo ltc3260的ldo(由vin提供的正ldo调节器和由vout提供的负ldo调节器)均能够支持50ma负载。每个ldo的压差为300mv,输出为50ma,并具有一个调节引脚,允许通过一个简单的电阻分压器来设置输出电压。ldo稳压器可以单独使能。en–引脚使能反相电荷泵和ldo–。当两个稳压器均禁用时,该器件仅用2μa的静态电流即可关断。可以通过在每个旁路引脚上添加一个电容器来过滤ldo参考,以进一步降低ldo稳压器输出处的噪声。
结论 ltc3260从单个正电源产生低噪声正电源和负电源。ltc3260具有可选的突发模式操作,以在电池供电的设备中实现轻载效率,而在噪声敏感型应用中则具有低噪声恒定频率模式。ltc3260的反相电荷泵和双路ldo稳压器的组合为4.5v至32v输入的应用提供了出色的解决方案。

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