LTC3535：双通道同步升压DC/DC转换器的技术解析

在电子设备的电源管理领域，高效、稳定且紧凑的DC/DC转换器一直是工程师们追求的目标。今天，我们就来深入探讨Linear Technology公司的LTC3535，一款双通道同步升压DC/DC转换器，看看它有哪些独特的性能和应用场景。

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产品概述

LTC3535是一款双通道、同步、固定频率的升压DC/DC转换器，具备输出断开功能。其680mV的启动电压和启动后低至500mV的工作电压，能显著延长单节AA/AAA电池供电产品的电池寿命。1MHz的开关频率允许使用小型、薄型电感和陶瓷电容，从而最小化解决方案的占用空间。电流模式PWM设计采用内部补偿，减少了外部元件数量。轻载时的Burst Mode操作使其能在宽负载范围内保持高效率，抗振铃电路则通过抑制不连续模式下的电感振荡来降低EMI。此外，它还具有低于1µA的低关断电流和热关断保护功能，采用3mm × 3mm × 0.75mm的DFN封装。

关键特性

双独立升压转换器

LTC3535拥有两个独立的升压转换器，每个通道都能独立工作，可连接相同或不同的电压源。它们的输出电压也可以连接在一起，以实现从两个不同输入源为单个输出供电。不过要注意，两个通道并非设计用于均流，当两个输入电压都存在时，可能只有其中一个通道为负载供电。

低电压启动

该转换器能够在低于0.8V的输入电压下启动并运行，每个通道采用固定频率、电流模式PWM控制，具有出色的线路和负载调节能力。自适应斜率补偿的电流模式架构提供了优秀的瞬态负载响应，只需最少的输出滤波。内部软启动和内部环路补偿简化了设计过程，同时减少了外部元件数量。

高效率

凭借低 (R_{DS(ON)}) 和低栅极电荷的内部N沟道MOSFET开关和P沟道MOSFET同步整流器，LTC3535在宽负载电流范围内都能实现高效率。Burst Mode操作在极轻负载下仍能保持高效率，将每个通道的静态电流降低至仅9µA。

低噪声固定频率操作

• 软启动：内部软启动电路可在约0.5ms内将电感峰值电流从零缓慢提升至750mA（典型值），允许在重载下启动。在关断命令或热关断时，软启动电路会复位。
• 振荡器：每个通道都有独立的内部振荡器，将开关频率设定为1MHz。
• 关断：通过将SHDN引脚拉至0.3V以下可实现关断，拉至0.8V以上则启用。需要注意的是，若SHDN引脚电压高于 (V{IN}) 或 (V{OUT}) （最高至绝对最大额定值），可能会进入专有测试模式，导致正常PWM开关动作中断，因此在应用中需采取措施确保SHDN引脚电压不超过 ((V_{IN}+0.4 ~V)) 。

其他特性

• 输出断开：该功能可消除内部P沟道MOSFET整流器的体二极管导通，实现真正的输出断开。这使得关断时 (V_{OUT}) 可降至零伏，不消耗输入源电流，同时在开启时限制浪涌电流。
• 热关断：当芯片温度超过160°C时，LTC3535将进入热关断状态，所有开关关闭，软启动电容放电。当芯片温度下降约15°C时，设备将重新启用。

性能指标

绝对最大额定值

参数	数值
(V{IN1})、(V{IN2}) 电压	–0.3V to 6V
SW1、SW2 电压（DC）	–0.3V to 6V
SW1、SW2 电压（脉冲 <100ns）	–0.3V to 7V
SHDN1、SHDN2、FB1、FB2 电压	–0.3V to 6V
(V{OUT1})、(V{OUT2}) 电压	–0.3V to 6V
工作温度范围	–40°C to 85°C
结温	125°C
存储温度范围	–65°C to 150°C

电气特性

在 (T{A}=25^{circ} C) 、(V{IN }=1.2 ~V) 、(V_{OUT }=3.3 ~V) 的条件下，部分关键电气特性如下：

• 最小启动输入电压（(I_{LOAD}=1mA)）：0.68V（典型值）
• 启动后输入电压范围：0.5V - 5V
• 输出电压调节范围：1.5V - 5.25V
• 反馈引脚电压：1.165V - 1.195V - 1.225V
• 静态电流 - 关断（(V{SHDN}= 0V)，不包括开关泄漏，(V{OUT }= 0V)）：0.01µA - 1µA
• 静态电流 - 活动（在 (V_{OUT}) 上测量，非开关状态）：250µA - 500µA
• 静态电流 - Burst（在 (V_{OUT}) 上测量，(FB > 1.230V)）：9µA - 18µA

应用场景

医疗仪器

在医疗仪器中，对电源的稳定性和效率要求极高。LTC3535的低电压启动能力和高效率特性，能够满足医疗仪器在不同电源条件下的稳定运行需求，同时延长电池寿命。

降噪耳机

降噪耳机需要稳定的电源供应来实现降噪功能。LTC3535的双通道设计可以为耳机的不同模块提供独立的电源，其低噪声操作和Burst Mode功能有助于降低功耗，延长耳机的续航时间。

能量收集蓝牙耳机

对于能量收集蓝牙耳机，LTC3535可以利用收集到的低电压能量进行升压，为耳机提供稳定的电源。其低启动电压和高效率特性能够充分利用能量收集装置产生的微弱能量。

应用信息

(V{IN }>V{OUT }) 操作

LTC3535即使在输入电压高于所需输出电压时，仍能保持电压调节。不过，这种模式下效率会显著降低，最大输出电流能力也会减小。

短路保护

输出断开功能允许在输出短路时保持内部设定的最大电流限制。为减少短路条件下的功耗，峰值开关电流限制会降低至400mA（典型值/通道）。

肖特基二极管

虽然不推荐，但在 (V_{out}) 处添加肖特基二极管可将效率提高约2%，不过这会使输出断开和短路保护功能失效。

PCB布局指南

由于LTC3535的高速运行，PCB布局需要特别注意。应确保大的接地引脚铜面积以降低芯片温度，多层板并带有独立接地平面是理想选择，但并非必需。

元件选择

• 电感选择：由于1MHz的快速开关频率，LTC3535可使用小型表面贴装芯片电感。大多数应用中，3.3µH - 6.8µH的电感值较为合适。较大的电感值可通过降低电感纹波电流来提高输出电流能力并降低Burst Mode阈值，但超过10µH时，元件尺寸会增加，而输出电流能力提升有限。最小电感值可通过公式 (L>frac{V{IN(MIN)} cdotleft(V{OUT(MAX) }-V{IN(MIN)}right)}{ Ripple cdot V{OUT(MAX) }}) 计算，其中 (Ripple) 为允许的电感电流纹波（安培峰值），(V{I N(M I N)}) 为最小输入电压，(V{OUT(MAX) }) 为最大输出电压。电感应具有低ESR和足够的峰值电流承载能力，为减少辐射噪声，建议使用屏蔽电感。
• 输出和输入电容选择：为最小化输出电压纹波，应使用低ESR的电容器。多层陶瓷电容器是理想选择，其ESR极低且尺寸小。大多数应用中，4.7µF - 10µF的输出电容即可满足需求，更大的值可进一步降低输出电压纹波并改善瞬态响应。X5R和X7R介电材料因其在宽电压和温度范围内能保持电容值而被优先选用，Y5V类型则不建议使用。内部环路补偿设计可确保输出电容值为4.7µF或更大时的稳定性。低ESR输入电容可降低输入开关噪声和电池的峰值电流，陶瓷电容也是输入去耦的良好选择，应尽可能靠近设备放置。

总结

LTC3535作为一款高性能的双通道同步升压DC/DC转换器，凭借其低电压启动、高效率、低噪声等特性，在医疗仪器、降噪耳机、能量收集等领域具有广泛的应用前景。在设计应用时，工程师需要根据具体需求合理选择元件，并注意PCB布局，以充分发挥LTC3535的性能优势。你在使用类似DC/DC转换器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。