支持“物聯(lián)網”的無線傳感器的激增 需要為無束縛的低功耗設備量身定制的小型高效電源轉換器。 新型 LTC3129 和 LTC3129-1 專為滿足這一需要而設計。The LTC3129 LTC?3129-1 是具有一個輸入電壓的單片式降壓-升壓型 DC/DC 轉換器 范圍為 2.42V 至 15V。LTC3129 具有一個 1.4V 至 15.75V 的輸出電壓范圍， 而 LTC3129-1 則提供了 1 個引腳可選的固定輸出電壓（介于 8.15V 之間） 和 200V。在降壓模式下，兩款器件均可提供 200mA 的最小輸出電流。

低功率傳感器可利用 LTC3129 和 LTC3129-1 的零電流 禁用時（在兩個VIN和 VOUT）， 和 V 上的靜態(tài)電流在的只是 選擇省電突發(fā)模式操作時為 1.3μA，使其成為理想之選 對于微功率和能量收集應用， 其中效率極高 輕負載至關重要。他們的降壓提升 建筑使它們非常適合 到各種電源。?

LTC3129 和 LTC3129-1 包括一個固定的 1.2MHz 操作 頻率， 電流模式控制， 內部回路補償，自動 突發(fā)模式操作或低噪聲 PWM 模式，精確的 RUN 引腳閾值 以允許 UVLO 閾值 編程，電源良好輸出和 MPPC（最大功率點控制） 優(yōu)化功率傳輸?shù)墓δ?當使用光伏電池操作時。

緊湊型 3mm × 3mm QFN 封裝 和高度的集成便利性 LTC3129 / LTC3129-1 的放置 空間受限的應用。只有一個 很少的外部元件和一個電感器， 可以小到2毫米×3毫米， 需要完成電源 供應設計。內部環(huán)路補償 進一步簡化了設計過程。

3.3V 轉換器采用 室內燈使用小 太陽能電池

圖1中的電路利用了獨特的 LTC3129 和 LTC3129-1 能夠 使用輸入電源啟動和操作 電源弱至 7.5 微瓦 — 使 它們能夠從小型操作 （小于 1 英寸2），低成本太陽能電池 室內光照水平低于 200 勒克斯。 這使得室內等應用成為可能 光供電無線傳感器，其中 DC/DC 轉換器必須支持 極低的平均功率要求， 由于工作占空比低， 從非常低的可用功率，而 消耗盡可能少的功率。

圖1.3.3V太陽能供電轉換器采用室內照明工作

為了使這種低電流啟動成為可能， LTC3129 和 LTC3129-1 的吸引力微薄 《》微安電流（關斷時較小） 直到滿足三個條件：

RUN 引腳必須超過 1.22V（典型值）。

VIN引腳必須超過1.9V（典型值）。

VCC（內部生成自 VIN但也可以從外部供應） 必須超過 2.25V（典型值）。

在滿足所有這三個條件之前， 該器件仍處于“軟關斷”狀態(tài) 或待機狀態(tài)，僅吸收 2μA 電流。

這允許一個弱輸入源對輸入存儲電容器充電，直到電壓高到足以滿足前面提到的所有三個條件，此時 LTC3129 / LTC3129-1 開始開關，VOUT 上升至穩(wěn)壓狀態(tài)，前提是輸入電容器具有足夠的存儲能量。器件離開UVLO的輸入電壓可通過RUN引腳上的外部電阻分壓器在2.4V至15V范圍內設置。當 RUN 引腳電流典型值小于 1nA 時，可以使用高值電阻器來最大限度地減小 VIN 上的電流消耗。

在圖1所示的應用示例中，CIN上存儲的能量用于在轉換器啟動后使VOUT進入穩(wěn)壓狀態(tài)。如果 VOUT 上的平均功率需求小于太陽能電池提供的功率，則 LTC3129 / LTC3129-1 仍處于突發(fā)模式操作狀態(tài)，而 VOUT 仍處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

如果平均輸出功率需求超過可用輸入功率，則VIN下降，直到達到UVLO，此時轉換器重新進入軟關斷狀態(tài)。此時，VIN開始充電，允許循環(huán)重復。在這種打嗝工作模式下，VIN滯后地定位在UVLO點附近，在本例中，VIN紋波約為290mV。該紋波由RUN引腳上的100mV遲滯設定，由UVLO分壓器比增加。

請注意，通過將轉換器的UVLO電壓設置為所選太陽能電池的MPP（最大功率點）電壓（通常在開路電壓的70%至80%之間），電池始終在其最大功率傳輸電壓附近工作（除非平均負載要求小于太陽能電池的功率輸出，在這種情況下，VIN攀升并保持在UVLO電壓之上）。

進一步優(yōu)化效率并消除 不必要地加載 V外這 LTC3129 / LTC3129-1 不消耗任何 來自 V 的電流外在軟啟動期間或 在任何時候，如果突發(fā)模式操作 選擇。這可以防止轉換器 放電 V外在軟啟動期間，因此 保持輸出電容上的電荷。 事實上，當 LTC3129 處于休眠狀態(tài)時， V 上根本沒有電流消耗外。在 LTC3129-1 的情況，V外當前 抽取是亞微安，由于 高電阻內部反饋分頻器。

添加備用電池

在許多太陽能應用中，a 備用電池在以下情況下提供電力 太陽能不足。圖 2 顯示 一種應用，其中初級鋰 紐扣電池和一些外部元件 已從 添加到轉換器 前面的示例提供備份 在以下情況下為輸出供電 光源無法提供 維持 V 所需的電源外。這 本例中使用 LTC3129，允許 V外可編程為 3.2V 以更好地 匹配紐扣電池的電壓。

圖2.帶紐扣電池備份的太陽能轉換器。

在本例中，電池用于轉換器的輸出側，LTC3129 被設定為將 VOUT 調節(jié)得略高于電池電壓。這確保了只要VOUT可以由太陽能輸入供電，電池就不會有負載。如果 VOUT 由于光線不足而下降，無法為負載供電，則 LTC3129 的 PGOOD 輸出變?yōu)榈碗娖?，從而將負載從轉換器輸出切換至電池，從而將 VOUT 保持在電池電壓。在此期間，轉換器的輸入和輸出電容能夠充電（如果有一些光可用），使負載能夠通過PGOOD信號周期性地從電池切換回轉換器。以這種方式，負載盡可能由太陽能輸入供電，并且電池僅以分時方式使用，從而延長其使用壽命。

從PGOOD連接到VCC的二極管用于在VCC（以及PGOOD）有效之前，在啟動期間保持PGOOD低電平。

選擇放置位置 備用電池

在前面的示例中，備份 電池已放置在輸出端。為 輕負載應用，這具有 不暴露電池的優(yōu)點 - 這 可能是低容量 具有高內阻的電池—至 相對較高的轉換器啟動輸入 電流突發(fā)，導致大量電池 內部功率下降和有損 耗散，進而縮短電池壽命。

放置備份的缺點 轉換器輸出端的電池 是電池電壓必須良好 與所需的輸出電壓匹配， 而且它必須有一個相對平坦的 放電曲線以保持合理 V的監(jiān)管外.3V鋰 電池滿足這兩個要求。

將備用電池放在輸入端 轉換器的一側允許其電壓 與所需的輸出不同 電壓，但必須能夠承受 轉換器的電流越大 在啟動或負載瞬變期間繪制。 如果在輸入側使用，則鋰亞硫酰 氯化物電池一般是 長壽命應用的更好選擇。它 可以與太陽能電池或二極管或二極管 使用MOSFET開關開關進出， 與圖 2 類似。

5V 轉換器工作 無縫地從各種 輸入源

LTC3129-1 的工作能力 在寬負載范圍內具有高效率 和輸入電壓最少的數(shù)量 外部組件的次數(shù)如 圖3.在此示例中，輸出， 已編程為 5V 使用 VS1–VS3 引腳，可由 5V USB 輸入，多種電池選項 或 3V 至 15V 墻上適配器。靈活性 從各種各樣的無縫運行 的電源是關鍵資產 現(xiàn)場應用，如軍用無線電。

圖3.多輸入5V轉換器。

LTC3129-1 的低 IQ僅 1.3μA in 休眠模式，結合高電阻 內部反饋分頻器，使能 它以保持高效率在寬 負載范圍，如圖4所示。在 負載電流僅為 100μA，效率高 幾乎整個為 ~80% Vin范圍。這是一個重要的功能 用于延長應用中的電池壽命 花費很大比例 處于低功耗狀態(tài)的時間。

圖4.效率與V在以及圖5中3V轉換器的負載。

線路階躍響應（V在是階梯式的 從5V到12V）如圖5所示， 與 V外在兩種重物下測量 和輕負載條件。在負載 200mA，該器件工作在PWM模式， 和 V外過沖僅為150mV （3%）。 負載為 10mA 時，器件處于突發(fā)狀態(tài) 模式操作，突發(fā)紋波為 100mVPK-PK（2%），且小于 100mV V外由于線路步長引起的過沖。

圖5.圖5中3V轉換器的線路瞬態(tài)響應。

VCC 引腳是內部 LDO 的輸出，該 LDO 從 VIN 產生一個標稱值 3.9V 電壓，為 IC 供電。LDO 的設計使其可從外部反向驅動至 5V。在本例中，顯示了一個從VOUT到VCC的可選自舉二極管。

增加該外部自舉二極管有兩個優(yōu)點。首先，它通過向內部開關提供更高的柵極驅動電壓，降低其RDS（ON），從而提高了低VIN和高負載電流下的效率。此外，在高VIN和輕負載下，它通過減少用于產生VCC的內部LDO的功率損耗來提高效率。（請注意，VCC引腳不得升至6V以上，因此不能與更高的輸出電壓連接二極管。

增加自舉二極管的第二個優(yōu)點是，它允許從較低的VIN工作。啟動后，如果VCC保持在2.2V的最小值以上（在本例中為輸出電壓），則轉換器可以在較低的輸入電壓下工作，低至1.75V，此時達到固定的內部VIN UVLO門限。這種能力擴展了可用電壓范圍，足以使其能夠使用兩個耗盡的堿性電池運行。請注意，如果電池電壓低于2.4V且轉換器關斷（或VOUT短路），IC將無法重新啟動。

帶MPPC的戶外太陽能轉換器/充電器

LTC3129 和 LTC3129-1 包括一種最大功率點控制 （MPPC） 功能，該功能允許轉換器在負載條件下將 VIN 伺服至 （由用戶設定的最小電壓）。調節(jié) VIN 可在使用高電流太陽能電池或其他具有高內阻的電源的應用中保持最佳功率傳輸。此功能可防止轉換器在采用限流電源工作時使輸入電壓崩潰。

MPPC 控制環(huán)路通過降低轉換器控制的平均電感電流來工作，從而在負載下保持最小編程 VIN 電壓。該電壓使用連接到VIN和MPPC引腳的外部電阻分壓器設置，如圖6的超級電容充電示例所示。MPPC 控制環(huán)路設計為穩(wěn)定，最小輸入電容為 22μF。

圖6.具有最大功率點控制的戶外太陽能超級電容器充電器。

注意降低電感電流 在MPPC下會導致輸出 電壓下降（如果它驅動一個 常規(guī)負載。因此，大多數(shù)應用程序 使用MPPC涉及充電 大型存儲電容器（或涓流 從太陽能電池為電池充電。這 MPPC功能確保電容器或 電池以最高電流充電 可能，同時操作太陽能電池 在其最大功率點電壓下。

重要的是要注意，當 LTC3129 / LTC3129-1 采用 MPPC 控制， 突發(fā)模式操作被禁止，并且 五在靜態(tài)電流為幾毫安， 由于 IC 連續(xù)切換 在 1.2MHz 時。因此，MPPC 不是 適用于以下來源： 不能提供至少大約 10mA. 適用于需要 類似MPPC的功能，輸入非常弱 源，準確的 RUN 引腳應為 用于對 UVLO 閾值進行編程，如 在圖 1 的示例中描述。

使用MPPC的本質安全

MPPC 功能可用于其他 應用程序，包括設計的應用程序 對于本質安全，其中輸入 源具有串聯(lián)限流電阻 在它和 DC/DC 轉換器之間。 在這種情況下，MPPC 環(huán)路會阻止 LTC3129 / LTC3129-1 也從繪圖 電流很大，尤其是在啟動期間 當輸出電容在 充電，并導致輸入電壓崩潰。 圖 7 中顯示了這方面的一個示例， 其中輸入電壓保持在 最小 3V，由 MPPC 分壓器設置

圖7.3.3V轉換器，使用MPPC用于本質安全應用。

在這種情況下，因為輸入電容 為安全起見，值限制為僅 10μF （小于建議的最小值 使用 MPPC 時的值為 22μF），一個 額外的 RC 補償網絡 添加到 MPPC 引腳以改進 MPPC 環(huán)路的相位裕量。

使用 MPPC 的輸入電流限制

請注意，MPPC 功能可用于 將最大輸入電流設置為給定 價值。通過選擇串聯(lián)輸入電阻 值并將 MPPC 電壓設置為 低于固定輸入源電壓的值， 最大輸入電流限制為：

結論

LTC3129 和 LTC3129-1 單片式 降壓-升壓 DC/DC 轉換器提供出色的性能 低功耗性能和低功耗 現(xiàn)實世界所需的信號源靈活性 無線傳感器和便攜式電子設備 儀器。1.3μA 的超低靜態(tài)電流 電流和高轉換效率 可以無限期延長電池壽命，如果 與能量收集配合使用。

可選擇最大功率點 控制方案允許優(yōu)化 在廣泛的功率性能 電源范圍。不斷擴大的 無線監(jiān)控應用范圍 要求易于使用、高效 和靈活的直流/直流電源轉換器 解決 方案。LTC3129 和 LTC3129-1 已準備好迎接這一挑戰(zhàn)。

審核編輯：郭婷