亚德诺LT1930升压型DC-DC转换器支持1.2A输出详解

一、引言

在电子设备不断向小型化、便携化发展的今天，电源管理芯片的重要性日益凸显。升压型DC - DC转换器作为电源管理芯片中的关键组成部分，能够将较低的输入电压转换为较高的输出电压，满足众多电子设备对不同电压的需求。亚德诺（ADI）公司的LT1930升压型DC - DC转换器凭借其出色的性能和广泛的应用，在市场上占据了一席之地。本文将对该转换器支持1.2A输出的特性进行详细介绍，包括其工作原理、性能参数、应用场景、设计要点以及实际案例等方面。

二、LT1930升压型DC - DC转换器概述

LT1930是ADI公司推出的一款高功率SOT - 23开关稳压器，属于升压型DC - DC转换器。它采用5引脚ThinSOT封装，这种封装形式具有体积小、占用电路板空间少等优点，非常适合对空间要求严格的便携式电子产品。LT1930内置一个1A、36V的开关，这使得它能够在小尺寸封装内实现大电流输出，为各种电子设备提供稳定的电源支持。同时，它还具备多种拓扑结构，包括升压式、SEPIC和反激式，能够适应不同的电源转换需求。

三、工作原理

LT1930采用恒定频率、内部补偿的电流模式PWM架构。其工作过程主要包括开关管的导通和截止两个阶段。在开关管导通阶段，输入电压通过电感器为电感器储能，同时二极管处于反向截止状态，输出电容为负载提供电流。当开关管截止时，电感器中的电流不能突变，会产生一个反向电动势，与输入电压叠加后通过二极管为输出电容充电，并为负载供电。通过不断地重复开关管的导通和截止过程，实现将输入电压升高到所需的输出电压。

这种PWM架构具有诸多优点。首先，它能够产生低且可预测的输出噪声，因为开关频率恒定，使得噪声的频率成分相对固定，便于进行滤波处理。其次，内部补偿功能简化了外部电路的设计，减少了外部元件的数量，降低了成本和电路板的复杂度。此外，电流模式控制方式具有快速的动态响应特性，能够快速调整输出电压，以适应负载的变化。

四、支持1.2A输出的性能参数

（一）输出电流能力

LT1930能够支持最大1A的连续输出电流，在特定的应用场景和工作条件下，可满足1.2A的输出需求。其内部集成的1A、36V开关为输出大电流提供了坚实的基础。在实际应用中，输出电流的大小受到多种因素的影响，如输入电压、输出电压、工作温度等。一般来说，输入电压越高，在相同的输出电压下，能够提供的输出电流越大；而输出电压越高，输出电流则会相应减小。

（二）输入电压范围

LT1930具有宽输入电压范围，为2.6V至16V。这一宽输入范围使得它能够适应多种不同的电源输入，如电池供电、适配器供电等。例如，在便携式设备中，可以使用单节锂离子电池（标称电压3.7V）或两节碱性电池（标称电压3V）作为输入电源，LT1930能够将这些较低的输入电压升高到所需的输出电压，为设备正常工作提供保障。

（三）输出电压范围

该转换器的输出电压范围为2.45V至36V。用户可以根据实际需求，通过外部电阻分压器来设置所需的输出电压。输出电压与反馈电阻的关系为：U = (1 + R1/R2) × 1.255V，其中1.255V为内部的基准电压。建议流过R2的电流为100μA左右，可取R2为13kΩ，然后根据所需的输出电压计算出R1的值。

（四）开关频率

LT1930的开关频率为1.2MHz，而其衍生型号LT1930A的开关频率为2.2MHz。较高的开关频率具有多方面的优势。一方面，允许使用体积更小、成本更低、高度更低的电容器和电感器，从而减小了整个电源解决方案的体积和重量，有利于实现产品的小型化和便携化。另一方面，较高的开关频率可以提高电源的动态响应速度，使输出电压能够更快地跟随负载的变化，提高了系统的稳定性。

（五）效率

LT1930的转换效率与输入电压大小和输出电流大小密切相关。在3.3V输入电压时，负载电流在80mA - 120mA范围内，其效率约为84%；在5V输入电压时，在100mA - 300mA负载电流时，其效率在85% - 87%范围内。然而，在轻负载（小于20mA）时，其效率会显著降低。因此，LT1930较适合负载电流在80mA - 300mA范围的应用场景。为了提高在轻负载时的效率，可以采用突发模式（Burst Mode）工作方式，在这种模式下，当负载电流较小时，开关管会间歇性地工作，从而降低开关损耗，提高效率。

（六）其他参数

LT1930还具有低关断电流，小于1μA，这有助于降低设备在待机状态下的功耗，延长电池使用寿命。其静态电流（Iq）为5.5mA，在工作过程中自身消耗的电流较小，提高了电源的利用效率。此外，它采用低调（1mm）ThinSOT封装，不仅体积小，而且具有良好的散热性能，能够适应不同的工作环境。

五、应用场景

（一）便携式电子产品

在数码相机、无绳电话、PDA等便携式电子产品中，LT1930得到了广泛的应用。这些设备通常需要多种不同的电压来为不同的模块供电，如数码相机中的图像传感器、液晶显示屏、存储卡接口等。LT1930能够从电池等较低的输入电压源产生所需的多种输出电压，满足设备各部分的工作需求。例如，在数码相机中，可以使用LT1930将3.3V的电池电压升高到5V，为图像传感器和部分电路供电；同时，通过设置不同的反馈电阻，还可以产生其他所需的电压，如为液晶显示屏提供合适的偏置电压。

（二）TFT - LCD偏置电源

TFT - LCD（薄膜晶体管液晶显示器）在各种电子设备中得到了广泛应用，如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。LT1930可以为TFT - LCD提供所需的偏置电源，确保显示屏能够正常显示图像。它能够产生稳定的正负偏置电压，满足TFT - LCD对电源的严格要求。例如，在一些小尺寸的TFT - LCD显示屏中，LT1930可以将5V的输入电压转换为所需的正负15V偏置电压，为显示屏的驱动电路提供稳定的电源。

（三）医疗诊断设备

医疗诊断设备对电源的稳定性和可靠性要求极高，因为任何电源波动都可能影响诊断结果的准确性。LT1930的高精度、低噪声特性使其非常适合应用于医疗诊断设备中。例如，在便携式超声诊断仪中，LT1930可以为超声探头和相关电路提供稳定的电源，确保超声图像的清晰和准确。同时，其小巧的封装形式也便于在医疗设备中布局，节省宝贵的空间。

（四）通信设备

在xDSL调制解调器、外置调制解调器等通信设备中，LT1930可以为设备内部的电路提供所需的电源。通信设备通常需要多种不同的电压来为不同的功能模块供电，如数字信号处理模块、模拟信号处理模块、射频模块等。LT1930能够根据不同的需求产生相应的输出电压，满足通信设备的复杂电源要求。例如，在xDSL调制解调器中，LT1930可以将输入的交流电压转换为稳定的直流电压，并进一步升高或降低到各个模块所需的工作电压，确保调制解调器能够正常工作，实现高速的数据传输。

六、设计要点

（一）电感器选择

电感器的选取与输入、输出电压、工作频率及允许的电感的纹波电流有关。一般来说，可在4.7μH - 10μH范围内选取。所选的电感器要求能在工作频率（1.2MHz或2.2MHz）条件下工作，并且饱和电流大于1A，直流电阻要小。例如，SUMIDA公司型号为CDRH5D18 - 100的10μH电感器，其高度仅为2mm，最大直流电阻为124mΩ，是一个不错的选择。在选择电感器时，还需要考虑其封装形式和尺寸，以确保能够方便地安装在电路板上，并且不会与其他元件产生干扰。

（二）电容器选择

输入电容和输出电容可采用X5R或X7R的多层陶瓷电容器（贴片式），它们在开关频率（1.2MHz或2.2MHz）时有较低的等效串联电阻（ESR），不仅使输出损耗小，并且纹波电压也低。输入电容可选用1μF - 4.7μF，而输出电容可取4.7μF - 10μF。此外，还可以在反馈电阻（R1）两端并联一个小电容（C3），取值范围为10pF到几十pF，以稍改善稳定界限。在选择电容器时，需要注意其耐压值，确保能够承受输入和输出电压的最大值，避免电容器被击穿损坏。

（三）二极管选择

二极管要采用肖特基二极管，因为肖特基二极管具有正向压降低、反向恢复时间短等优点，能够提高电源的转换效率。可选用MBR0520（反压20V）或MBR0530（反压30V），也可采用UPS817（或其他公司的5817）。在选择二极管时，需要考虑其额定电流和反向耐压值，确保能够满足电路的工作要求。同时，二极管的封装形式也需要与电路板布局相适应，以便于安装和焊接。

（四）反馈电阻设置

输出电压通过反馈电阻分压器来设置，如前面所述，输出电压U = (1 + R1/R2) × 1.255V。建议流过R2的电流为100μA左右，可取R2为13kΩ，然后根据所需的输出电压计算出R1的值。在设计反馈电阻时，需要考虑电阻的精度和温度系数，尽量选择精度高、温度系数小的电阻，以确保输出电压的稳定性和准确性。同时，电阻的功率也需要满足电路的要求，避免因电阻过热而影响其性能。

（五）保护电路设计

为了确保LT1930在各种工作条件下都能安全可靠地运行，需要设计相应的保护电路。常见的保护电路包括过流保护、过压保护和过热保护等。过流保护可以通过在电路中串联一个电流检测电阻，并使用比较器来检测电流是否超过设定值，当电流过大时，比较器输出信号使开关管截止，从而限制输出电流。过压保护可以采用稳压二极管或专门的过压保护芯片，当输出电压超过设定值时，稳压二极管导通或过压保护芯片动作，将输出电压钳位在安全范围内。过热保护可以通过在芯片附近安装温度传感器，当温度超过设定值时，触发保护电路，使开关管停止工作，防止芯片因过热而损坏。

七、实际案例分析

（一）数码相机电源设计

以一款数码相机为例，其使用3.3V的锂离子电池作为输入电源，需要将电压升高到5V为图像传感器供电，同时还需要产生其他电压为其他电路模块供电。采用LT1930进行电源设计，输入电压为3.3V，输出电压设置为5V，输出电流要求为480mA。

在设计过程中，首先根据输入输出电压和工作频率选择合适的电感器、电容器和二极管。电感器选用10μH的CDRH5D18 - 100，输入电容选用4.7μF的X7R陶瓷电容器，输出电容选用10μF的X7R陶瓷电容器，二极管选用MBR0520。然后根据输出电压的要求设置反馈电阻，取R2 = 13kΩ，根据公式U = (1 + R1/R2) × 1.255V，计算出R1 ≈ 38.3kΩ，可选用标准阻值39kΩ的电阻。

在实际测试中，该电源电路能够稳定地将3.3V输入电压转换为5V输出电压，输出电流达到480mA时，输出电压波动小于50mV，效率达到84%左右，满足了数码相机图像传感器对电源的要求。同时，该电源电路体积小，占用电路板空间少，有利于数码相机的小型化设计。

（二）TFT - LCD偏置电源设计

某小尺寸TFT - LCD显示屏需要正负15V的偏置电压，输入电压为5V。采用LT1930进行偏置电源设计，可以通过两个LT1930分别实现正负电压的转换。

对于正电压转换部分，输入电压为5V，输出电压设置为15V。电感器选用8.2μH的电感器，输入电容选用2.2μF的陶瓷电容器，输出电容选用10μF的陶瓷电容器，二极管选用MBR0530。反馈电阻R2取13kΩ，根据公式计算出R1 ≈ 143kΩ，可选用标准阻值140kΩ的电阻。

对于负电压转换部分，可以采用电荷泵电路结合LT1930的方式实现。先将5V输入电压通过电荷泵电路转换为 - 5V，然后再使用一个LT1930将 - 5V电压转换为 - 15V。电荷泵电路可以选择常见的集成电荷泵芯片，如LTC3260等。

在实际应用中，该偏置电源电路能够稳定地为TFT - LCD显示屏提供正负15V的偏置电压，输出电压纹波小于30mV，满足了显示屏对电源质量的要求。同时，整个电源解决方案体积小，成本低，具有较高的性价比。

八、总结

亚德诺LT1930升压型DC - DC转换器凭借其出色的性能和广泛的应用，在电源管理领域占据着重要地位。它支持最大1A的连续输出电流，在特定条件下可满足1.2A的输出需求，具有宽输入电压范围、高输出电压范围、高开关频率、较高的效率和低关断电流等优点。其多种拓扑结构和引脚兼容性使得它能够适应不同的应用场景，如便携式电子产品、TFT - LCD偏置电源、医疗诊断设备和通信设备等。

在设计基于LT1930的电源电路时，需要合理选择电感器、电容器、二极管等元件，并正确设置反馈电阻，同时设计完善的保护电路，以确保电源的稳定性和可靠性。通过实际案例分析可以看出，LT1930在实际应用中能够满足各种设备对电源的要求，为电子设备的正常运行提供有力保障。

随着电子技术的不断发展，对电源管理芯片的性能要求也越来越高。LT1930作为一款优秀的升压型DC - DC转换器，将不断在更多的领域得到应用和发展，为推动电子设备的小型化、便携化和高性能化发挥重要作用。

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