LTC3108 中文资料.docx

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LTC3108中文资料

LTC3108超低电压升压转换器和电源管理

特点：

最低20mV的输入

完整的收集能源管理系统

输出2.35v3.3v4.1v5v可选

低压差线性稳压器:

3mA2V输出时

逻辑控制输出

储备能量输出

电源状态良好指示器

超低静态电流6μA

使用紧凑型升压变压器

说明

LTC®3108是一个高度集成的DC/DC的收获和管理，从极低的输入电压源，如TEG（​​热电发生器），热电堆和小型太阳能电池剩余能量转换器的理想。

升压拓扑结构的工作输入电压为20mV的低。

典型应用

极限值

引脚配置

电气特性

表示的规格适用于超过指定工作结温度范围为-40° C至85°C，否则specifi阳离子在TA=25°C。

 VAUX=5V，除非另有说明。

典型性能特性

引脚功能

VAUX（Pin1/Pin2）:

芯片内部的整流电路和VCC的输出。

VAUX的电容旁路至少1μF。

活跃的分流稳压钳位VAUX至5.25V（典型）

VSTORE（引脚32/Pin）：

储能电容或电池的输出。

一个大电容供电系统在输入电压丢失时，可从这个引脚连接到GND。

将收取高达VAUX的最大钳位电压。

如果不使用时，此引脚应悬空或连接到VAUX。

VOUT（Pin3/Pin4）:

主转换器的输出。

在这个引脚上的电压调节到选定的电压VS1和VS2（见表1）。

该管脚连接到储能电容或可充电电池。

VOUT2（Pin4/Pin5）:

转换器的开关输出。

该管脚连接到一个交换的负载。

这个输出是开放的，直到VOUT2_EN被驱动为高，那么它是连接到VOUT通过1.3ΩP沟道开关。

如果不使用时，此引脚应悬空或连接到VOUT。

在这个输出的峰值电流限制为0.3A典型。

VLDO（Pin5/Pin6）：

低压差线性稳压期间的输出为2.2V。

从这个引脚和GND之间连接一个2.2μF或更大的陶瓷电容。

如果不使用时，此引脚应连接到VAUX。

PGD（Pin6/Pin7）:

电源良好输出。

当VOUT在其编程值的7％，PGD将拉升到VLDO通过一个1MΩ的电阻。

如果VOUT下降到9％，低于其编程值PGD将低。

该引脚可吸收高达100μA。

VS2（Pin7/Pin10）:

VOUT选择引脚2。

该管脚连接到地面或VAUX程序的输出电压（见表1）。

VS1（Pin8/Pin11）:

VOUT选择引脚1。

该管脚连接到地面或VAUX程序的输出电压（见表1）。

VOUT2_EN（Pin9/Pin12）:

启用VOUT2的输入。

VOUT2将被启用时，此引脚为高。

有一个

内部5M该引脚上下拉电阻。

如果不使用时，此引脚可悬空或接地。

C1（Pin10/Pin13）:

电荷泵和整流电路的输入。

连接此管脚电容升压变压器的次级绕组。

C2（Pin11/Pin14）:

N沟道栅极驱动电路的输入。

连接此管脚电容升压变压器的次级绕组。

SW（Pin12/Pin15）:

漏内部N沟道开关。

该管脚连接到变压器的初级绕组。

GND（Pins1,8,9,16）SSOPOnly:

地

ExposedPad（Pin13）DFNOnly:

接地。

DFN封装裸露焊盘必须焊接到PCB的接地层。

服务

作为地面连接，并作为一个方式从模具把热量带走。

内部框图

LTC3108是设计，使用一个小的外部升压变压器创建的超低输入电压升压的DC/ DC转换器和电源管理。

它非常适合于低功耗无线传感器和其他多余的能量收集是用来产生系统电源应用的，因为传统的电池电源不方便或不切实际。

LTC3108是设计管理的收费和在一个系统中，平均耗电是非常低的多路输出的调节，但有可能是周期性的较高负载所需的电流脉冲。

这是典型的无线传感器应用，静态耗电极低的大部分时间，除了传输电路上电时进行测量和数据传输的阵阵。

LTC3108还可以使用涓流充电标准电容器，超级电容器或可充电电池，使用从佩尔蒂埃或光伏电池的能源收获。

操作

振荡器

LTC3108利用MOSFET开关，形成一个谐振升压振荡器，使用外部升压变压器和一个小的耦合电容。

这使得它可以刺激如20mV的低输入电压足够高，以提供多个稳压输出电压为其它电路供电。

振荡频率是由变压器次级线圈的电感，通常在20kHz至200kHz的的范围内。

为20mV的输入电压低，初级次级匝数比约为1:

100建议。

对于高输入电压，这个比例可以低一些。

选择变压器的更多信息，请参见应用信息部分。

电荷泵和整流器

推动变压器次级绕组产生的交流电压和整流使用外部电荷泵电容器（从次级绕组针

C1）和在整流ERS内部的LTC3108。

整流电路馈送电流到VAUX引脚，负责提供外部VAUX电容器和其他产出。

VAUX

VAUX，这应该是一个1μF电容旁路内LTC3108有源电路供电。

更大的电容值会降低纹波VAUX，但增加的时间为VAUX上升和其他输出变得活跃。

一旦VAUX超过2.5V，主要VOUT是允许开始充电。

内置分流稳压器限制VAUX的最高电压至5.25V的典型。

它分流到GND到VAUX任何多余的电流时，有没有转换器的负载或输入源是产生更多的功率大于负载所需。

参考电压

LTC3108包括微参考，精密，准确的稳压输出电压。

在VAUX超过2V的时候，此参考变得活跃。

同步整流器

一旦VAUX超过2V接管整顿输入电压工作的每一个内部二极管并联，同步整流，提高效率效率。

低压差线性稳压（LDO）

LTC3108包括一个低电流低压差线性稳压供电低功耗处理器或其它低功率IC提供稳定的2.2V输出。

该LDO供电由VAUX或VOUT。

这使它成为活跃尽快VAUX充电到2.3V，而VOUT存储电容器充电。

对LDO输出的阶跃负载的情况下，如果VAUX降至低于VOUT的主要VOUT电容电流可以来自。

LDO需要一个稳定的2.2μF陶瓷电容。

可以使用更大的电容值没有限制，但会增加花费的时间为所有的输出充电。

LDO输出电流有限4mA的典型。

VOUT

从VAUX电源主输出电压VOUT上的收费是，是用户编程的四个调节电压，使用电压选择引脚VS1和VS2，按表2。

虽然VS1和VS2的逻辑阈值电压为0.85V典型，建议将其捆绑到地面或VAUX。

当输出电压下降到稍低于规定值，充电电流将启用只要VAUX是低于2.5V。

一旦VOUT已达到适当的值时，充电电流关闭。

可编程内部电阻分压器设置VOUT时，消除了需要非常高的价值易受板漏的外部电阻。

在典型应用中，存储电容（通常是几百微）是连接到VOUT。

只要VAUX超过2.5V，VOUT电容将被允许充电到稳压。

目前可用的电容充电，将取决于输入电压和变压器匝数比，但限于约4毫安。

PGOOD

一个电源良好比较器监视VOUT电压。

PGD引脚是一个弱上拉（1MΩ）LDO电压的漏极开路输出。

一旦VOUT收取7％的稳压内，PGD输出会高。

如果VOUT下降超过9％，从稳压，PGD将变为低电平。

PGD的输出设计用于驱动一个微处理器或其他芯片的I/O和不打算如LED驱动器更高的电流负载。

拉PGD的外部电压比VLDO将导致小电流VLDO来源。

PGD的，可以在与其他电路线或配置拉低。

VOUT2

VOUT2的是一个可以打开和关闭由主机，使用的VOUT2_EN引脚输出。

启用时，VOUT2的是通过一个1.3ΩP沟道MOSFET开关连接到VOUT。

这个输出中，由一个主处理器控制，可以使用外接电源电路，如传感器和扩增再培训计划，没有低功耗的睡眠或关机功能。

VOUT2的可用于这些电路供电时，才需要。

最大限度地减少VOUT2的电容去耦金额将允许它被打开和关闭更快，允许在更短的突发时间和脉冲应用，如无线传感器/变送器，因此，较小的占空比。

VOUT2的一个小电容也将最大限度地减少能源浪费将启用每次VOUT2的是电容充电。

VOUT2的具有软启动约5μs的时间限制电容的充电电流，并尽量减少的主要输出毛刺VOUT2的启用时。

它还具有一个电流限制电路限制峰值电流0.3A的典型。

VOUT2的使能输入一个100mV的滞后典型1V的门槛，使其逻辑兼容。

如果VOUT2_EN（其中有一个内部下拉电阻）低，VOUT2将被关闭。

驱动VOUT2_EN高将打开VOUT2的输出。

请注意，而VOUT2_EN高，VOUT2的电流限制电路绘制额外的静态电流从VOUT8μA。

这增加电流消耗上的应用及浆纱电容的一个不可忽视的作用，因为VOUT2的输出负载，启用时，很可能8μA级以上更高的订单。

VSTORE

VSTORE输出可以使用一个大的储能电容或可充电电池充电后的VOUT达到稳压。

一旦VOUT已达监管，VSTORE输出将被允许在VAUX电压充电。

VSTORE上的存储单元，可用于电力系统在输入源丢失事件，或者是无法提供的VOUT，VOUT2和LDO输出所要求的电流。

如果VAUX降至低于VSTORE，LTC3108将自动绘制从当前存储单元。

请注意，它可能需要很长的充电时间一定要一个大电容，取决于可用的输入能量和加载VOUT和VLDO。

由于VSTORE最大电流是有限的几毫安，它可以安全地用于到涓流充电储能的镍镉或镍氢充电电池，当输入电压丢失。

请注意，VSTORE电容不能提供大脉冲电流到VOUT。

任何VOUT上的脉搏负载必须处理由VOUT电容器。

短路保护

所有LTC3108的输出电流限制保护，对短路接地。

输出电压排序

一个典型充电和输出电压排序的时序图如图1所示。

注：

不按比例。

元件的选择

升压变压器

升压变压器匝数比将决定如何低输入电压，可用于转换器启动。

使用1:

100的比例，可以产生启动电压低如20mV的。

影响性能的其他因素是变压器绕组的直流电阻和绕组的电感。

较高的直流电阻会导致较低的效率。

二次绕组的电感将决定振荡器的谐振频率，按下列公式计算。

其中L是变压器次级线圈的电感，C是次级绕组的负载电容。

这是由引脚输入电容

C2，通常30pF的，在变压器的次级绕组并联电容并联。

建议的共振频率在20kHz至200kHz的的范围内。

对一些建议的变压器，请参阅表4。

C1Capacitor

电荷泵电容器，变压器的次级绕组的C1脚连接转换器的输入电阻和最大输出电流能力的影响。

一般来说，一个1nF的最低值是推荐使用的比例为1:

100变压器从非常低的输入电压工作时。

在低输入电压或高抗源时，过大的电容值可以妥协的性能。

对于高输入电压和较低的匝数比，电容C1的值可以增加更高

输出电流能力。

参考的典型应用原理图的例子，对于一个给定的匝数比的推荐值。

VOUTandVSTORECapacitor

对于脉冲负载应用，VOUT电容的大小应提供必要的电流脉冲负载时。

所需的电容值将取决于负载电流，负载脉冲的持续时间和电压降额电路可以容忍。

电容必须被评为已VOUT选择VS1和VS2任何电压。

请注意，必须有足够的能量从输入电压为VOUT源充电的电容负载脉冲（将在接下来的例子讨论）之间的间隔期间。

减少负载脉冲的占空比将允许以较少的投入能源的操作。

VSTORE电容可能是非常大的值（微数千甚至上法拉），有时提供的滞留量，输入功率时，可能会丢失。

请注意，此电容可充电一路5.25V（VOUT的设置），以便确保保持电容在温度，它将会使用一个至少5.5V的工作电压评级。

VSTORE电容可以使用以下大小：

6μA是静态电流的LTC3108，IQ是VOUT上的负载，在突发脉冲之间，ILDO之间阵阵的LDO的负载，IBURST是在突发的总负荷，T是突发的持续时间，F是爆发的频率，TSTORE是存储所需的时间和VOUT是所需的输出电压。

请注意，编程输出电压为5V，VSTORE电容可以不提供任何benefi CIAL存储时间。

6μA是静态电流的LTC3108，IQ是VOUT上的负载，在突发脉冲之间，ILDO之间阵阵的LDO的负载，IBURST是在突发的总负荷，T是突发的持续时间，F是爆发的频率，TSTORE是存储所需的时间和VOUT是所需的输出电压。

请注意，编程输出电压为5V，VSTORE电容可以不提供任何有益的存储时间。

为了尽量减少损失和电容的充电时间，为VOUT和VSTORE使用的所有电容应低泄漏。

推荐的储存电容器，请参阅表5。

存储电容需要电压平衡，不推荐，由于平衡电阻器的电流消耗。

电容器。

一个负载脉冲可能会出现一个给定的输出电流的LTC3108的最大速率的计算方法也将显示。

在这个例子中，VOUT为3.3V，允许的最大电压跌落期间发送突发是10％，或0.33V。

发送突发的持续时间为1ms，在突发总平均为40mA电流的要求。

鉴于这些因素，VOUT上所需的最低电容是：

注意：

这个公式忽略了电容的ESR输出电压跌落的影响。

对于大多数陶瓷或低ESR的钽电容，ESR将有不可忽视的作用，在这些负载电流。

一个150μF或更大的标准值，可用于在这种情况下，法院。

请注意，负载电流总VOUT上，VOUT2和VLDO稳压器的电流消耗，因为所有这些输出电流必须从VOUT在一阵。

VSTORE oldup电容电流的贡献是不考虑的，因为它可能无法充电串之间。

此外，它是假设充电电流的LTC3108在突发的负载电流的大小相比是微不足道的。

要计算负载阵阵可以发生的最大速率，确定多大的充电电流从LTC3108 VOUT引脚输入电压源正在使用。

这个数字是最好的经验发现，因为有许多因素影响转换器的效率。

也决定了总负载电流是在睡眠状态VOUT（连发之间）。

请注意，这必须包括的任何损失，存储电容漏电等。

举例来说，假设充电电流的LTC310850μA和VOUT上绘制处于休眠状态的总电流是17μA，包括电容漏电。

此外，使用的VOUT capacitor.The最高传输速率（忽略发送爆裂，通常是很短的时间），然后由150μF价值：

因此，在本应用实例，该电路可支持1ms的传输突发每1.5秒。

它可确定的系统，只需要发送每几秒（或几分钟或几小时），平均充电电流是非常小的，只要休眠电流低。

即使在上面的例子可用于充电电流仅为10μA，休眠电流仅5μA，它仍然可以发射一个脉冲，每十秒钟。

使用户可以下列公式计算时间，它会采取从0V充电的LDO输出电容和第一时间的VOUT电容，。

在这里，充电电流可用的LTC3108必须是已知的。

以此计算，这是假设，LDO的输出电容是2.2μF。

如果有达到调节充电电流和上LDO（当处理器处于睡眠状态），LDO的时间5μA负载50μA将107ms。

如果VOUT编程为3.3V的VOUT电容150μF，REACH法规将VOUT的时间：

如果有收费的50μA电流和VOUT，VOUT的时间，以达到监管权力的初步应用后的负载5μA将11.1秒。

DesignExample2

在许多脉冲负载应用，负载电流脉冲的持续时间，程度和频率是已知的，固定的网络连接。

在这种情况下，平均充电电流的LTC3108需要支持的平均负载必须计算，可以很容易地做以下：

IQ是VOUT上的睡眠连发（包括上限泄漏）之间的外部电路所需的电流，IBURST的总负荷期间突发电流，T是突发的持续时间，T为传输爆率期间（基本上突发脉冲之间的时间），在这个例子中，智商=5μA，IBURST电流=100mA，T=5ms和T=1小时。

平均充电电流的LTC3108将：

因此，如果LTC3108的输入电压，使得它能够提供充电电流小于5.14μA更大，应用程序可以支持持久5ms的每一个小时百毫安阵阵。

它可确定5μA电流的睡眠是主导因素，因为发射占空比ISSO小（0.00014％）。

需要注意的是3.3V的输出电压，此应用程序所需的平均功耗仅17μW（不包括转换损失）。

请注意，充电电流的LTC3108的VOUT电容的大小没有影响（如果是假设，在一阵负载电流远高于充电电流较大），VOUT电容器具有最大的效果允许的爆率。