采用LTC3388的易于实施的分离电压源解决方案

作者：Jim Drew 

模拟电路通常需要一个分压电源，以便在放大器的输出端实现虚拟地。这些分压电源通常是支持数十毫安差分电流负载的低功率电源。图 1 示出了采用两个 LTC3388-3 20V 高效率降压型稳压器（由一个 6V–12V 电源供电）的此类电源。

图1.简单的分压电源。

正电压轨是通过在其标准降压拓扑中配置一个 LTC3388-3 而负电压轨则通过接地将 V 接地而由第二个 LTC3388-3 创建外连接并使用 GND 引脚作为负电压轨。负电压轨连接到此 LTC3388-3 的裸露衬垫，并且必须与系统接地层隔离，并具有足够的表面积以提供 LTC3388-3 的充分冷却。

LTC®3388-1 和 LTC3388-3 是高效率降压型稳压器，在无负载时仅吸收 720nA （典型值） 的 DC 电流，同时保持输出调节。它们能够提供高达 50mA 的负载电流，并具有精确的欠压锁定 （UVLO） 功能，可在输入低于 2.3V 时保持低静态电流。输出电压可通过数字方式编程为四个输出调节电压，以及一个 PGOOD 状态引脚，该引脚指示输出高于输出设置的 92% （典型值）。LTC3388-1 能够以数字方式设定为 1.2V、1.5V、1.8V 或 2.5V，而 LTC3388-3 可设定为 2.8V、3.0V、3.3V 或 5.0V。两款器件均采用 10 引脚 MSE 或 3mm × 3mm DFN 封装。

分压电源的工作

将 LTC3388 配置为降压型稳压器通过将电感器电流斜坡上升至 I 来产生一个正电压峰（典型值为150mA），通过一个内部PMOS开关，然后通过一个内部NMOS开关将电流斜坡减小至0mA。此操作将输出电容充电至略高于调节电压，此时降压稳压器进入睡眠模式。

当输出电压因外部负载而衰减时，降压稳压器保持睡眠模式，内部睡眠比较器监视输出电压。当输出电压降至稳压以下时，降压稳压器唤醒，循环重复。这种提供稳压输出的迟滞方法可降低与 MOSFET 开关相关的损耗，并在轻负载时保持输出电压。降压稳压器在开关时能够支持 50mA 的平均负载电流。

通过将 V 接地产生负输出电压轨外降压稳压器的节点。这将 LTC3388 的接地基准连接设定为一个负电压轨。来自 V 的电压在负电压轨的引脚是输入电压加上负电压轨幅度之和。这将源电压限制在 20V （LTC3388 的 VIN(MAX)） 减去负电源轨电压的大小。

电感电流斜坡上升至I峰通过内部PMOS开关，如降压稳压器配置，然后通过NMOS开关降至零，将输出电容充电至负电压。这种开关动作是反相关键传导同步降压-升压转换器的开关动作。这种配置的最大输出电流受电感峰值电流、输入电压和输出电压大小的限制。下面的表达式估计了可用的最大输出电流。

在分压电源应用中，模拟电路连接在正电压轨和负电压轨之间。这导致两个稳压器的负载电流幅度相等。图2是图1电路的输入电流与输出电流的关系图。在非常低的负载电流（<10μA）下，输入静态电流的影响可以看作是输入电流的正失调。对于较高的负载电流（>100μA），这种影响很小，输入电流大约等于输出电流。输入电流的表达式可以近似为：

图2.图1所示分压电源的输入电流与输出电流的关系（–5V曲线也适用于图3所示的–5V电源）。

负电压电源

图3所示为降压-升压配置，产生负输出电压轨。在这种配置中，输入电压只需高于2.5V （典型值）的UVLO电压即可启动稳压器。图2中的–5V曲线适用于12V输入，与上一个电路一样。

图3.负电压电源。

结论

采用 LTC3388 的易于实施的分离电压电源产生了一种低静态电流、高效率解决方案，用于为需要虚拟接地输出的低电流模拟电路供电。每个器件的输出电压可通过数字方式编程为 1.2V 至 5.0V 的四个输出电压，并支持高达 50mA 的负载电流。每个稳压器仅需 4 个外部电容器和一个电感器，占用的电路板空间最小。提供PGOOD状态引脚，以指示输出何时在稳压范围内。LTC3388-1 和 LTC3388-3 采用 10 引脚 MSE 或 3mm × 3mm DFN 封装。