便攜式媒體播放器、手持式 PC 和 GPS 接收器等電池供電的便攜式電子設(shè)備通常需要多個(gè)內(nèi)部電源軌：用于音頻、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和微型硬盤驅(qū)動(dòng)器的 3.0V 或 3.3V 電源;用于邏輯內(nèi)核的 1.2V 或 1.5V 電源軌;通常采用 1.8V 電源來支持閃存。對于鋰離子電池供電的設(shè)備，由于3.0/3.3V輸出軌位于電池的放電電壓范圍內(nèi)，電源系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，因此需要一種可以根據(jù)電池的充電狀態(tài)向上或向下升壓輸入電壓的電源解決方案。此外，大多數(shù)系統(tǒng)需要在多個(gè)輸出電壓軌之間進(jìn)行特定的上電排序，以確保一致和可靠的系統(tǒng)初始化。

圖1和圖2顯示了如何使用單個(gè)微型IC和相對較少的附加元件來滿足所有這些要求。LTC3520 是這個(gè)完整電源系統(tǒng)的核心，它包括一個(gè)高效率、內(nèi)部 1A 降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器、一個(gè) 600mA 同步降壓型轉(zhuǎn)換器和一個(gè) LDO 控制器，全部采用 4mm × 4mm QFN 封裝。

圖1.完整的三路輸出電源：鋰離子電池至3.3V、1.8V和1.5V。

圖2.排序啟動(dòng)、三路輸出轉(zhuǎn)換器。

LTC3520 的降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器利用一種先進(jìn)的開關(guān)算法來精確地調(diào)節(jié)輸出電壓，其輸入電壓高于、低于甚至等于輸出電壓。模式轉(zhuǎn)換無縫發(fā)生，在所有操作模式下均保持高效率和低噪聲性能。同步降壓轉(zhuǎn)換器采用電流模式控制工作，并進(jìn)行內(nèi)部補(bǔ)償以減少外部元件的數(shù)量。如果輸入電壓低于最小降壓調(diào)節(jié)電壓，降壓轉(zhuǎn)換器會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到低壓差模式，以延長電池壽命。引腳可選的突發(fā)模式操作提高了輕負(fù)載效率，并將兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的空載輸入電流降至僅 70μA。?

LTC3520 上廣泛的可編程功能陣列提供了滿足各種應(yīng)用要求所需的靈活性。降壓轉(zhuǎn)換器和降壓-升壓轉(zhuǎn)換器均由一個(gè)公共振蕩器控制。單個(gè)外部電阻器設(shè)置開關(guān)頻率，從而優(yōu)化效率和應(yīng)用尺寸。兩個(gè)轉(zhuǎn)換器均具有電壓模式軟啟動(dòng)功能，斜坡速率通過小型外部電容器獨(dú)立設(shè)置。每個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過一個(gè)外部電阻分壓器進(jìn)行設(shè)置。降壓-升壓輸出電壓可設(shè)置為高達(dá) 5.25V 或低至 2.2V。當(dāng)配置為 3.3V 輸出時(shí)，降壓-升壓型可為大于 1V 的輸入電壓提供高達(dá) 3A 的負(fù)載電流，并支持低至 500.2V 輸入電壓的 2mA 負(fù)載。降壓轉(zhuǎn)換器可提供高達(dá) 600mA 的電流，其輸出可低至 0.8V。

三個(gè)具有順序啟動(dòng)的輸出軌

在許多應(yīng)用中，為邏輯內(nèi)核和存儲(chǔ)器供電的低壓軌必須在激活外圍設(shè)備的更高電壓電源之前上電并處于穩(wěn)壓狀態(tài)。這為處理器提供了初始化和控制其邏輯輸出狀態(tài)的時(shí)間，以確保系統(tǒng)的可靠和一致的初始化。圖2所示為上電時(shí)序，在電阻R組成的RC濾波器產(chǎn)生可編程延遲后，使用降壓轉(zhuǎn)換器軟啟動(dòng)引腳通過SD1引腳使能降壓-升壓序和電容器 C序.

圖3顯示了該應(yīng)用電路在啟動(dòng)期間的輸出電壓。降壓輸出電壓在SD2上升沿后不久開始軟啟動(dòng)周期，LDO輸出與降壓輸出同步上升。降壓達(dá)到穩(wěn)壓后約5ms，降壓-升壓軟啟動(dòng)開始。該延遲的長度可以通過RC濾波器的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，而每個(gè)轉(zhuǎn)換器軟啟動(dòng)的斜坡速率可以由相應(yīng)的軟啟動(dòng)電容的值獨(dú)立控制。在停機(jī)模式中，SD2保持低電平，這在內(nèi)部強(qiáng)制SS2為低電平，從而確保降壓-升壓轉(zhuǎn)換器也保持禁用狀態(tài)。

圖3.順序啟動(dòng)期間的輸出電壓。

低電量和電源良好檢測

在不需要第三個(gè)輸出軌的應(yīng)用中，LDO控制器可以用作通用比較器。一種可能性是利用非專用放大器作為低電量指示器，電路如圖4a所示。然后，可以使用低電池輸出向系統(tǒng)處理器提供有關(guān)電池狀態(tài)的反饋。欠壓閉鎖不會(huì)使非專用放大器失效，從而使低電池電量指示器在低至 1.6V （典型值）下保持工作狀態(tài)，遠(yuǎn)低于 LTC3520 的欠壓閉鎖門限。

圖4.實(shí)現(xiàn)低電池電量和電源良好指示器。

也可以將非專用放大器用作降壓或降壓-升壓輸出軌的高精度電源良好指示器。然后可以利用由此產(chǎn)生的電源就緒信號使能相反的通道，從而提供高精度的電源排序。例如，圖4b所示電路為降壓轉(zhuǎn)換器創(chuàng)建一個(gè)電源良好輸出，只有在降壓輸出達(dá)到電阻R設(shè)置的電源良好閾值后，才啟動(dòng)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。1和 R2.

USB 供電的三路輸出電源

USB 規(guī)范要求高功率端口提供的輸出電壓保持在 4.75 至 5.25V 范圍內(nèi)。但是，一旦考慮到USB電纜和連接器中的電阻壓降，以及上游總線供電集線器上的潛在壓降，USB外設(shè)必須能夠在4.25至5.25V的更寬范圍內(nèi)工作。此外，外設(shè)看到的輸入電壓可以根據(jù)特定的電纜、主機(jī)和負(fù)載電流在這些限制之間動(dòng)態(tài)變化。在此類應(yīng)用中，LTC3520 的降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器能夠提供一個(gè)恢復(fù)的 5V 輸出軌，而不受負(fù)載和電纜電阻的影響。此外，降壓轉(zhuǎn)換器和LDO可以配置為提供兩個(gè)較低電壓的輸出，例如3.3V和1.8V邏輯電源。如果不需要這兩個(gè)附加電壓輸出，則可以將非專用放大器配置為監(jiān)視輸入U(xiǎn)SB電壓，以通知處理器存在有效的USB輸入電壓電平。

結(jié)論

憑借其小尺寸、靈活的可編程性和高效率，LTC3520 非常適合于滿足大多數(shù)鋰離子電池供電電子設(shè)備的多輸出電源需求。此外，LTC3520 非常適合由 USB 或低壓墻上適配器供電的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)由于電源路徑中的阻性壓降而要求輸出電壓軌位于預(yù)期的輸入電壓范圍內(nèi)。

審核編輯：郭婷