Программа Сервисный Центр
0

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда


Введение

Обычно для работы такой электроники, как операционные усилители, драйверы или датчики, нужны двуполярные источники питания, однако найти отрицательное напряжение в точке ввода питания можно нечасто. Микросхема LTC3260 представляет собой инвертирующий DC/DC преобразователь с накачкой заряда (безиндуктивный) с двумя малошумящими LDO стабилизаторами, способный вырабатывать положительные и отрицательные напряжения из входного напряжения 4.5 … 32 В. Преобразователь может переключаться между высокоэффективным пульсирующим режимом и режимом фиксированной частоты, в котором существенно уменьшается уровень шумов, что делает микросхему привлекательной для использования как в портативных, так и в чувствительных к шумам приложениях. LTC3260 выпускается в низкопрофильном корпусе DFN 3 × 4 мм со сниженным тепловым сопротивлением и позволяет создавать компактные решения с минимальным числом внешних компонентов. На Рисунке 1 показана типовая схема на основе LTC3260, преобразующая напряжение 12 В в ±5 В.

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда
Рисунок 1.Типовая схема преобразователя напряжения 12 В в ±5 В.

Инвертирующий преобразователь с накачкой заряда

С выхода инвертированного напряжения VOUT, который одновременно является выходом зарядового насоса, LTC3260 может отдавать ток до 100 мА. VOUT служит также источником входного напряжения для LDO стабилизатора отрицательного напряжения (LDO–). Частота накачки с помощью единственного внешнего резистора может устанавливаться в диапазоне между 50 кГц и 500 кГц. Вывод MODE используется для переключения между высокоэффективным пульсирующим режимом и режимом фиксированной частоты со сниженным уровнем выходных пульсаций.

Режим фиксированной частоты

Подключив к выводу RT резистор, рабочую частоту зарядового насоса можно установить постоянной. Если вывод RT заземлить, зарядовый насос будет работать на частоте 500 кГц, когда выходное сопротивление схемы при разомкнутой цепи ОС (ROL) и пульсации выходного напряжения оптимизированы, и при максимальной мощности в нагрузке пиковая амплитуда выходных пульсаций составляет всего несколько милливольт.

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда
Рисунок 2.Зависимости КПД преобразования VIN в VOUT и VIN в LDO–
для схемы, изображенной на Рисунке 1.

Как видно из Рисунка 2, КПД при легкой нагрузке можно увеличить, снизив рабочую частоту, но за это придется расплачиваться возросшими пульсациями выходного напряжения. Снижение рабочей частоты увеличивает ROL, но сниженная частота переключения уменьшает входной ток, в результате чего при малых нагрузках КПД возрастает. Более того, при относительно больших нагрузках возросшее сопротивление ROL уменьшает эффективную разность напряжений между выводами VOUT и LDO–, снижая мощность, рассеиваемую в LDO стабилизаторе отрицательного напряжения. Совокупным результатом является более высокий КПД при больших входных напряжениях и/или облегченных нагрузках.

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда
Рисунок 3.Сравнение пульсаций выходного напряжения для режима
фиксированной частоты и тока нагрузки 20 мА при
частотах переключения 500 кГц, 200 кГц и 50 кГц.

Снижение частоты приводит к росту выходных пульсаций, что следует из приведенного ниже выражения и иллюстрируется Рисунком 3.

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда

где

В приведенных формулах:

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда

VRIPPLE – пиковая амплитуда пульсаций выходного напряжения,
IOUT – ток нагрузки,
COUT – выходная емкость,
fOSC – рабочая частота.

В общем случае, режим с фиксированной частотой подходит для приложений, требующих низких пульсаций выходных напряжений даже при легких нагрузках, однако, используя пульсирующий режим, КПД при малых токах можно повысить еще больше, о чем будет рассказано ниже.

Пульсирующий режим работы

На Рисунке 4 показана зависимость КПД LTC3260 от выходного тока при легкой нагрузке в пульсирующем режиме работы. По сравнению с режимом фиксированной частоты пульсирующий режим характеризуется увеличенным размахом выходных пульсаций, но, как можно увидеть из Рисунка 5, это увеличение составляет лишь небольшой процент от VIN.

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда
Рисунок 4.КПД при работе LTC3260 в пульсирующем режиме.

Переход в пульсирующий режим работы происходит тогда, когда VOUT заряжается до напряжения, близкого к –VIN. При этом LTC3260 переходит в состояние сна с малым током потребления порядка 100 мкА и остается в этом режиме до тех пор, пока выходное напряжение не опустится ниже порога гистерезиса пульсирующего режима. Все это время LDO стабилизаторы остаются включенными. Затем зарядовый насос просыпается, и цикл повторяется. Среднее значение VOUT составляет приблизительно –0.94VIN. По мере увеличения нагрузки зарядовому насосу приходится включаться все чаще для сохранения режима стабилизации выхода. Если нагрузка становится достаточно большой, зарядовый насос автоматически переключается в режим фиксированной частоты.

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда
Рисунок 5.Пульсации выходного напряжения в
пульсирующем режиме работы.

Два LDO стабилизатора

Оба LDO, содержащиеся в микросхеме LTC3260 – положительный, стабилизирующий напряжение VIN, и отрицательный, подключенный к выводу VOUT, – могут отдавать в нагрузку ток до 50 мА. При выходном токе 50 мА на регулирующих элементах каждого LDO падает напряжение 300 мВ. LDO имеют выводы установки, позволяющие задать уровень выходного напряжения с помощью простого резистивного делителя. LDO стабилизаторы имеют индивидуальные входы отключения. Вывод EN– позволяет одновременно отключать инвертирующий зарядовый насос и LDO–. Если запретить работу обоих стабилизаторов, микросхема выключится, и ее ток потребления снизится до 2 мкА. Дополнительное снижение шумов на выходах LDO стабилизаторов можно получить, зашунтировав конденсаторами выводы BYP+ и BYP– источников опорного напряжения.

Заключение

LTC3260 из одного входного напряжения вырабатывает положительное и отрицательное напряжения с низкими уровнями шумов. В LTC3260 предусмотрен дополнительный пульсирующий режим работы для облегченных нагрузок, полезный для устройств с батарейным питанием, а также режим фиксированной частоты переключения для приложений, чувствительных к шумам. Сочетание инвертирующего зарядового насоса и двух линейных LDO стабилизаторов напряжения позволяет создавать изящные решения для устройств с входными напряжениями от 4.5 В до 32 В.

Приложение

Блок-схема микросхемы инвертирующего DC/DC преобразователя LTC3260

Малошумящий высоковольтный инвертирующий преобразователь с накачкой заряда

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (15)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"