LT1576/LT1576-5 1.5A，200kHz降压 开关调节器（一）

特征

恒定200kHz开关频率

1.21V参考电压

固定5V输出选项

易于同步

使用所有表面安装组件

电感尺寸减小至15μH

饱和开关设计：0.2Ω

有效供电电流：1.16mA

关闭电流：20微安

逐周限流

保险丝引线SO-8封装

应用程序

便携式计算机

电池供电系统

电池充电器

分布电源

描述

LT®系列1576是200kHz单片降压模式开关调节器。模具上包括1.5A开关所有必要的振荡器，控制和逻辑电路。这个拓扑是快速瞬态响应的当前模式良好的环路稳定性。LT1576是工业标准LT1376对噪声敏感进行了优化应用。此外，参考电压已降低到允许设备产生低至1.2V的输出电压。静态电流减少了两倍。接通电阻降低了30%。开关转换时间已经减慢，以减少电磁干扰的产生。振荡器频率降低到200kHz在宽的输出电流范围内保持高效率。插脚已更改，以改进PC布局使大电流高频开关电路易于与低电流噪声敏感电路隔离控制电路。新的SO-8组件包括一个保险丝接地引线显著降低了设备的热阻，从而延长了环境工作温度范围。有一个可选的关机功能或者同步。标准表面安装外部零件可用于包括电感和电容器。

绝对最大额定值（注1）

输入电压25伏

升压引脚高于输入电压10伏

SHDN引脚压7伏

偏压引脚压7伏

FB引脚电压（可调部分）3.5伏

FB引脚电流（可调部分）1毫安

同步引脚电压7伏

工作结温度范围

LT1576C0°C至125°C

LT1576I –40°C至125°C

储存温度范围–65°C至150°C

铅温度（焊接，10秒）300摄氏度

电气特性 表示适用于整个工作温度的规范范围，否则规格为TA，TJ=25°C，VIN=15V，VC=1.5V，Boost=VIN+5V，开关打开，除非另有说明。

电气特性 表示适用于整个工作温度的规范范围，否则规格为TA，TJ=25°C，VIN=15V，VC=1.5V，Boost=VIN+5V，开关打开，除非另有说明。

注1：绝对最大额定值是指寿命超过可能会损坏设备。

注2：增益是用VC摆幅在将阈值电平切换到上钳位电平以下200mV。

注3：最小输入电压不直接测量，但有保证通过其他测试。它被定义为内部偏置线仍然存在的电压调节以保持参考电压和振荡器频率不变。保持稳定输出的实际最小输入电压取决于输出电压和负载电流。请参阅应用程序信息。

注4：这是通过升压电容器所需的最小电压保证内部电源开关完全饱和。

注5：Boost current（升压电流）是指通过该管脚流入升压管脚的电流保持高于输入电压5伏。它只在接通时间内流动。

注6:VIN电源电流是保持偏压引脚时的电流在5V时，开关被禁用。总输入参考电源电流为通过对输入电源电流（ISI）加上一小部分偏压来计算供电电流（ISB）ITOT=ISI+（ISB）（VBIAS/VIN）（1.15）当车辆识别号=15V，车辆识别号=5V，ISI=0.55mA，ISB=1.6mA，ITOT=1.16mA时。如果偏置管脚不可用或开路，则车辆识别号和偏置的总和电源电流将由车辆识别号引脚引出。

注7：通过将车辆识别号（VIN）除以车辆电压（VSW）计算接通电阻通过强制电流（1.5A）。见典型性能特征其它电流下的开关电压图。

注8：跨导和电压增益指内部放大器不包括分压器。为了计算增益和跨导，请参阅固定电压部件上的检测销。除以显示的值比值VOUT/1.21。

注9：斜率补偿是从开关中减去的电流占空比为80%时的电流限制。见最大输出负载电流应用程序信息部分了解更多详细信息。

注10：典型的最小开启时间为400ns。对于200kHz运行频率这意味着最小占空比为8%。频率折叠模式，有效占空比小于8%。

典型性能特征

引脚功能

VSW（引脚1）：开关引脚是片上发射器电源NPN开关。该引脚被驱动到输入引脚接通期间的电压。电感电流驱动在关闭期间，将引脚切换为负极。负电压用外部捕捉二极管钳制。最大值允许的负开关电压为-0.8V。

VIN（引脚 2）：这是片上电源NPN的集电极切换。该引脚为内部电路和内部偏压销不存在时的调节器。在NPN开关处开和关，高dI/dt边缘出现在这个引脚上。保留外部旁路和捕捉二极管接近这个引脚。全部跟踪此路径上的电感将在开关处产生电压尖峰关，增加内部NPN的VCE电压。

BOOST（引脚3）：BOOST引脚用于提供驱动内部电压高于输入电压双极NPN电源开关。如果没有这个附加电压典型的开关电压损失约为1.5V额外的升压电压允许开关饱和电压损耗近似于0.2ΩFET结构。效率从传统双极的75%提高这些新零件的设计比例超过88%。

GND（引脚4）：需要考虑GND引脚连接有两个原因。首先，它作为调节输出，因此如果负载的“接地”端电压与集成电路的接地引脚。这种情况会在加载时发生电流或其他电流流过接地引脚和负载接地点之间的金属路径。保留接地引脚与负载和尽可能使用地平面。第二个考虑是由GND引脚电流尖峰引起的EMI。内部VSW引脚和GND引脚之间的电容产生极窄（<10ns）的电流峰值在GND引脚。如果接地引脚用长金属连接到系统接地痕迹，这个痕迹可能放射出过多的电磁干扰。保留路径输入旁路和接地引脚之间短路。

偏压（引脚5）：偏压引脚用于提高效率在高输入电压和轻负载下工作时当前。将该引脚连接到规定的输出电压会迫使大多数内部电路输出电压而不是输入电源。这是一种更有效的方法如果输入电压远高于输出。此模式的最小输出电压设置工作电压为3.3V。车辆识别号=20V时，效率提高，VOUT=5V，IOUT=25mA大于10%。

VC（引脚6）：VC引脚是误差放大器的输出以及峰值开关电流比较器的输入。它是通常用于频率补偿，但可以电流钳位或控制回路超控的双重功能。

引脚功能

对于非常轻的负载，该引脚的电压约为1V，而对于非常轻的负载，该引脚的电压约为2V最大负载。它可以被开到地面来关闭调节器，但如果驱动高，电流必须限制在4毫安。

FB/SENSE（引脚7）：反馈引脚是参考内部1.21V的误差放大器来源。外部电阻分压器用于设置输出电压。执行三个附加功能通过FB管脚。固定电压（-5）部分有分压器片上电阻器和FB引脚用作感应针，直接连接到5V输出。当引脚电压降到0.7V以下，开关电流限制和开关频率降低，外部同步功能被禁用。参见中的反馈管脚功能部分有关详细信息的应用程序信息。

SYNC（引脚 8）：SYNC Pin用于同步外部信号的内部振荡器。这是直接的逻辑兼容，可通过占空比分别为10%和90%。同步范围为等于初始工作频率，高达400kHz。这个别针替换SHDN on-SYNC选项部分。请参见同有关详细信息，请参阅应用程序信息部分。

SHDN（引脚8）：关闭引脚用于关闭调节器，并将输入漏极电流减少到几个微安。实际上，这个引脚有两个独立的阈值，一个在2.44V下禁用开关，另一个在0.4V强制微功率完全关闭。2.44伏阈值功能作为精确的欠压锁定（紫外）。这可以用来防止调节器工作直到输入电压达到预定水平

框图

LT1576是一个恒定频率的电流模式buck转换器。这意味着有一个内部时钟和控制电源占空比的两个反馈回路切换。除了正常误差放大器外，还有电流检测放大器，用于监测循环基础。开关周期从一个振荡器脉冲开始，该脉冲设置RS触发器以打开开关。当开关电流达到反向设置的水平时输入比较器，触发器复位开关关闭。输出电压控制通过利用误差放大器的输出来设置开关当前触发点。这种技术意味着放大器指令输出电流而不是电压。电压馈电系统将具有低电压移相至电感谐振频率以及输出电容，则会发生突然的180°位移。当前的fed系统在很大程度上有90°的相移较低的频率，但不会有额外的90°位移直到远远超过LC谐振频率。这使得频率补偿反馈回路容易得多也能提供更快的瞬态响应。LT1576的大部分电路工作于内部2.9V偏置线。偏压调节器通常来自调节器输入引脚的电源，但如果偏压引脚连接到高于3V的外部电压，偏压电源将从外部电源（通常是调节输出电压）。这将提高效率，如果偏压引脚电压低于调节器输入电压。使用BOOST pin可获得较高的开关效率为开关驱动器提供更高的电压比输入电压，允许开关饱和。这个升压电压由外部电容产生和二极管。两个比较器连接到关闭引脚。其中一个欠压阈值为2.44V锁定，第二个具有0.4V的完成阈值关闭。

应用程序信息

反馈管脚功能

LT1576上的反馈（FB）引脚用于设置输出提供电压和过载保护功能。本节的第一部分涉及电阻的选择设置输出电压，其余部分讨论FB产生的折叠频率和电流限制别针。在提交期末考试之前，请阅读两部分设计。固定5V LT1576-5具有内部分压器电阻，FB管脚改名为SENSE，直接连接输出。输出分压电阻器的建议值（参见图2）从FB到地面（R2）小于等于5k，以及R1的公式如下所示。输出电压误差忽略FB引脚上的输入偏置电流导致小于0.25%，R2=5k。标准表1%常用输出电压值见表1。如果分压电阻器增加，请阅读以下内容高于建议值。

不仅仅是电压反馈反馈管脚不仅仅用于输出电压传感。它还降低了开关频率和电流当输出电压很低时限制（参见频率典型性能特性中的折叠图）。这样做是为了控制集成电路和短路条件下的外部二极管和电感。短路输出需要开关调节器在非常低的占空比下工作，平均电流通过二极管和电感器等于短路开关的电流限制（对于LT1576，通常为2A，折回小于0.77A）。最小接通时间限制将阻止切换器获得如果开关频率为保持在200kHz，所以频率降低了大约5： 1当反馈引脚电压降至0.7V以下时（参见频率折叠图）。这不影响操作在正常负载条件下；人们只看到换档启动时的开关频率作为输出电压升高。除了较低的开关频率，LT1576还当反馈时在开关电流下限运行引脚电压降到0.7V以下。图2中的Q2执行此操作通过将VC管脚夹紧到低于其电压正常2.1V上钳位。此折叠电流限制大大降低了集成电路、二极管和短路条件下的电感器。外部同步也被禁用，以防止干扰折叠操作。同样，它对正常负载条件下的用户。唯一可能受影响的是保持满负荷的电流源负载输出电压小于最终值50%的负载电流。在这种罕见的情况下，反馈管脚可以夹紧高于0.7V，以克服折叠电流限制。注意：夹紧反馈引脚意味着频率偏移也会被击败，所以高输入电压和死短路输出可能导致LT1576失去控制电流限制。

应用程序信息

迫使减少开关量的内部电路频率也会导致电流从反馈中流出输出电压低时的引脚。等效电路是如图2所示。Q1在正常情况下完全关闭操作。如果FB引脚低于0.7V，Q1开始传导电流并降低频率约1kHz/微安，以确保足够的频率折叠（在最坏的短路情况下）外部分隔器的Vinin电阻必须足够低将35μA从FB引脚中拉出，引脚上有0.5V（RDIV≤14.3公里）。最终的结果是频率和电流限制受输出分压器阻抗的影响。尽管分压器阻抗并不重要，但要小心如果电阻增加超过将出现建议值和短路情况高输入电压。高频拾波器将频率和当前折叠将减少。

最大输出负载电流

buck变换器的最大负载电流受LT1576的最大开关额定电流（IP）。额定电流为1.5A，占空比（DC）高达50%，80%占空比时降至1.3A。这是显示的典型性能特性和如下式所示：当直流电≤50%时，IP=1.5AIP=1.67–0.18（直流）–0.32（直流）2，50%<直流<90%DC=占空比=VOUT/VIN示例：VOUT=5V，VIN=8V；DC=5/8=0.625，和；ISW（最大值）=1.67–0.18（0.625）-0.32（0.625）2=1.43A电流额定值随占空比降低，因为LT1576具有内部斜率补偿，以防止电流模式次谐波切换。有关详细信息，请阅读申请说明19。LT1576在这方面有点不寻常因为它具有非线性斜率补偿在减少电流的情况下提供更好的补偿限制。

最大负载电流等于最大值无限大电感的开关电流，但是电感尺寸有限，最大负载电流减少半峰对峰电感电流。以下公式假定连续模式操作，这意味着右边的条件不到知识产权的一半

当车辆识别号=15V时，占空比为33%，因此IP等于固定值1.5A，IOUT（MAX）等于：

注意，在较高的位置，可用的负载电流较小输入电压，因为电感纹波电流增加。情况并非总是如此。某些组合电感值和输入电压范围可能会降低最低输入电压下的可用负载电流在高占空比时降低峰值开关电流。中频负载电流接近最大值，请检查两个输入电压下的最大可用电流极端的。计算实际峰值开关电流给定一组条件，使用

对于不连续操作可能使用时，最大负载电流等于：

使用这种微型感应器的主要原因是身体很小，但要记住电感电流会很高。这将增加产量纹波电压。如果输出电容必须变大为了降低纹波电压，整个电路实际上可以卷得更大。

电感和输出电容的选择

在大多数应用中，输出电感会下降到范围为15至60μH。选择较低的值以降低感应器的物理尺寸。更高的值允许更多输出电流，因为它们减少了LT1576开关，极限为1.5A。更高的价值观同时降低输出纹波电压，降低铁心损耗。典型性能特性部分的图表显示最大输出负载电流与电感尺寸以及输入电压。第二张图显示了堆芯损耗与各种铁芯材料的电感尺寸。在选择电感器时，您可能需要考虑允许的最大负载电流、铁心和铜损耗元件高度，输出电压纹波，电磁干扰，电感故障电流，饱和，当然还有成本。这个建议采用以下程序处理这些有点复杂和矛盾的要求。

1.从最大负载电流和铁芯损耗。选择一个小的感应器可能导致不连续的模式操作在较轻的负载下，但LT1576设计用于工作不管是哪种模式。记住，降低堆芯损耗意味着更高的成本，至少对于闭核几何形状就像圆环体。堆芯损耗图显示5W输出的损耗和损耗百分比，所以实际百分比必须为每种情况计算损失。假设平均电感电流等于负载电流并决定电感是否必须能承受连续的故障条件。如果最大负载电流为0.5A，例如0.5A电感器可能无法承受连续1.5A过载条件。由于LT1576具有折叠限流功能，因此在感应电机上，死短路实际上会更加温和。

2.计算满载电流下电感电流峰值确保感应器不会饱和。峰值电流可以明显高于输出电流，特别是电感更小、负载更轻的情况下，所以不要省略这一步。铁粉芯可以原谅因为它们的饱和度很低，而铁氧体磁芯突然饱和。其他核心材料落在某处介于两者之间。下列公式假定连续运行模式，但仅在高边表示不连续模式，因此可以用于所有条件

VIN=最大输入电压f=开关频率，200kHz

3.决定设计是否能承受高磁场下的“开放式”磁芯测量，如棒或筒辐射，或者它是否需要像圆环一样的封闭核心防止电磁干扰问题。一个不想打开的例如，磁芯旁边有一个磁性存储介质！这是一个艰难的决定，因为杆或桶诱人的便宜和小，没有帮助计算磁场半径何时出现问题的指南。

4.开始购买电感器（见代表表2中的表面贴装单元，其满足铁芯形状、峰值电流（避免饱和）的要求，平均电流（限制加热）和故障电流（如果感应器过热，电线绝缘层会融化使转身变成短裤）。记住这一切都是好的高效率、低姿态、高温度的操作会增加成本，有时会戏剧性地增加成本。先获得最便宜单元的报价以进行校准你自己定价，然后问你真正想要什么。

5.在做出初步选择后，考虑第二个输出电压纹波，二次源等。如果您对最终结果不确定，请咨询线性技术应用部门的专家选择。他们有丰富的经验感应器类型，可以告诉你最新的发展在低姿态，表面安装等。

Tor=环面

SC=半封闭几何

铁氧体磁芯材料

52=52型粉状铁心材料

KMμ=Kool Mμ

输出电容器

输出电容器通常由其有效值选择串联电阻（ESR），因为这是决定输出纹波电压。低血沉需要大量的血沉，所以物理上较小的电容器具有较高的ESR。血沉典型LT1576应用的范围为0.05Ω至0.2Ω。一个典型的输出电容器是AVX型TPS，10V时为100μF，保证ESR小于0.1Ω。这是D码的表面贴装固体钽电容器。TPS电容器是专门制造和测试低ESR的，所以给出给定体积的最低ESR。价值微法拉不是特别重要，其价值来自22微F到大于500微F工作良好，但您不能在血沉上欺骗大自然。如果你发现一个22微米的固体钽电容器，具有很高的ESR和输出纹波电压会很糟糕。表3显示了一些典型的实体钽表面贴装电容器

许多工程师听说固体钽电容器如果它们承受高的浪涌电流，很容易发生故障。这在历史上是正确的，TPS电容器是专门测试浪涌能力，但浪涌强度不是输出电容器的关键问题。固体钽电容器在很高的通电冲击下失效，它们不会发生在调节器的输出端。高放电浪涌，如调节器输出为完全短路，不要损坏电容器。与输入电容器不同，在输出电容器通常足够低，纹波电流额定值不是问题。电流波形为三角形，典型值为200毫米。公式计算如下：

输出电容纹波电流（RMS）：

陶瓷电容器

现在，价值更高、成本更低的陶瓷电容器变得越来越小的箱子尺寸。由于开关稳压器的电压很低，所以很有吸引力血沉。不幸的是，血沉很低，它会导致环路稳定性问题。固体钽电容器的ESR在5kHz到50kHz之间产生一个环路“零”，这是给出可接受环路相位裕度的基本方法。陶瓷电容器的电容保持在300kHz以上，在ESR生效之前，电容器通常与ESL发生共振。它们适合于输入旁路，因为它们高纹波电流额定值和耐受开启浪涌。输出纹波电压图3显示了典型的输出纹波电压波形对于LT1576。纹波电压由高输出电容器的频率阻抗和纹波通过感应器的电流。峰间纹波电流通过电感进入输出电容器的是：

对于高频开关，纹波电流之和回转率也可能是相关的，可以计算从：

峰-峰输出纹波电压是三波电压之和由峰间纹波电流乘以ESR产生，以及寄生电感产生的方波（ESL）和纹波电流转换率。假设电容电抗与ESR或ESL相比较小。

捕捉二极管

建议的捕获二极管（D1）是1N5818肖特基，或它的摩托罗拉同类产品，MBR130。平均评级为1A正向电流和30V反向电压。典型前锋1A时电压为0.42V。二极管仅传导电流在关机期间。峰值反向电压等于调节器输入电压。正常时的平均正向电流操作可从以下公式计算：