功能應(yīng)用程序

高效多增益架構(gòu)：峰值DSP電源功率效率>85%基帶電源輸出電壓對：

1.2V/1.5V和移動(dòng)電話和尋呼機(jī)1.2V/1.575V

便攜式電子設(shè)備

動(dòng)態(tài)輸出電壓選擇

±3%輸出電壓精度說明

輸出電流高達(dá)250mA LM2770是開關(guān)電容降壓

適用于為便攜式系統(tǒng)中的低電壓2.7V至5.5V輸入范圍應(yīng)用供電的調(diào)節(jié)器。LM2770可以

低電源電流休眠模式供電負(fù)載電流高達(dá)250毫安，并在55μA全功率靜態(tài)電源電流，輸入電壓范圍為2.7V至5.5V。這使得模式LM2770是由單電池鋰離子電池和充電器。LM2770的輸出軟啟動(dòng)電壓可動(dòng)態(tài)切換

具有邏輯輸入引腳的兩個(gè)輸出電平之間的全功率模式短路保護(hù)。

當(dāng)前可用的休眠模式輸出電壓對的限流保護(hù)包括

1.2V/1.5V和1.2V/1.575V。其他對電壓WSON-10封裝（3mm×3mm×0.8mm）可根據(jù)要求開發(fā)選項(xiàng)。

說明（續(xù)）

LM2770的效率優(yōu)于固定增益開關(guān)電容降壓穩(wěn)壓器和低壓差線性穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)器（LDO）。多個(gè)分?jǐn)?shù)增益使整個(gè)輸入電壓和輸出的功率效率最大化電流范圍。當(dāng)負(fù)載電流很輕（≤20mA）。在休眠模式下，電荷泵關(guān)閉，輸出以低噪聲、低功耗線性驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器。還包括軟啟動(dòng)、短路保護(hù)、限流保護(hù)和熱關(guān)機(jī)保護(hù)。這個(gè)LM2770在TI的小型10針無鉛引線框架組件（WSON-10）中提供。

絕對最大額定值（1）（2）（3）

（1） 絕對最大額定值表示部件可能發(fā)生損壞的極限值。運(yùn)行額定值是指指定了設(shè)備的哪個(gè)操作。操作額定值并不意味著規(guī)定的性能限制。對于規(guī)定的性能限制以及相關(guān)試驗(yàn)條件，見電氣特性表。

（2） 所有電壓都與GND引腳的電位有關(guān)。

（3） 如果需要軍用/航空航天專用設(shè)備，請聯(lián)系德克薩斯儀器銷售辦事處/經(jīng)銷商，以獲得規(guī)范。

（4） 內(nèi)部熱關(guān)機(jī)電路保護(hù)設(shè)備免受永久性損壞。熱停堆在TJ=150oC（典型）和在TJ=140oC（典型值）時(shí)斷開。

（5） 短路保護(hù)電路可在VOUT對地短路時(shí)保護(hù)部件不受直接破壞性故障的影響。應(yīng)用連續(xù)GND對輸出短路可能會(huì)縮短器件的壽命。

（6） 有關(guān)焊接要求和建議的詳細(xì)信息，請參考德克薩斯儀器公司的申請說明1187

（文獻(xiàn)編號：SNOA401）：無鉛引線框架組件（LLP）。

（7） 人體模型是一個(gè)100pF電容器，通過1.5kΩ電阻放電到每個(gè)引腳。機(jī)器型號是200pF電容器直接放電到每個(gè)引腳。MIL-STD-883 3015.7

（1） 絕對最大額定值表示部件可能發(fā)生損壞的極限值。運(yùn)行額定值是指指定了設(shè)備的哪個(gè)操作。操作額定值并不意味著規(guī)定的性能限制。對于規(guī)定的性能限制以及相關(guān)試驗(yàn)條件，見電氣特性表。

（2） 所有電壓都與GND引腳的電位有關(guān)。

（3） 最高環(huán)境溫度（TA-MAX）取決于最高工作結(jié)溫度（TJ-MAX-OP=105oC）應(yīng)用中設(shè)備的最大功耗（PD-MAX），以及部件/封裝的結(jié)到環(huán)境的熱阻在應(yīng)用中（θJA），如下式所示：TA-MAX=TJ-MAX-OP–（θJA×PD-MAX）。

電氣特性（1）（2）

標(biāo)準(zhǔn)字體中的限制值為TJ=25oC。黑體類型的限制適用于整個(gè)操作結(jié)溫度范圍（-30°C≤TJ≤+105°C）。除非另有說明，規(guī)范適用于LM2770典型應(yīng)用電路（第1頁），其內(nèi)容如下：VIN=3.6V；V（EN）=VSEL=1.8V，V（睡眠）=0V，CIN=COUT=10μF，C1=C2=1.0μF.（3）

（1） 所有電壓都與GND引腳的電位有關(guān)。

（2） 最小和最大限值由設(shè)計(jì)、測試或統(tǒng)計(jì)分析指定。典型的數(shù)字不能保證，但確實(shí)代表了大多數(shù)可能的標(biāo)準(zhǔn)。

（3） CIN、COUT、C1和C2：用于設(shè)置電氣特性的低ESR表面貼裝陶瓷電容器（MLCC）。

電氣特性（1）（2）（續(xù)）

標(biāo)準(zhǔn)字體的限值適用于TJ=25oC。黑體字的限值適用于整個(gè)工作結(jié)溫范圍（-30°C≤TJ≤+105°C）。除非另有說明，否則規(guī)格適用于LM2770典型應(yīng)用電路（第1頁），其中：VIN=3.6V；V（EN）=VSEL=1.8V，V（休眠）=0V，CIN=COUT=10μF，C1=C2=1.0μF.（3）

（4） 效率是相對于車輛識別號（VIN）來衡量的，車輛識別號（VIN）在3.0V到4.2V之間以小增量掃描。平均值根據(jù)這些值計(jì)算測量結(jié)果。在計(jì)算一般。

（5） 在EN引腳和GND之間有一個(gè)300kΩ下拉電阻器

典型性能特征

除非另有規(guī)定：CIN=10μF，C1=1.0μF，C2=1.0μF，COUT=10μF，TA=25oC。電容器為低ESR多層陶瓷電容器（MLCC）。

概述

LM2770是一個(gè)開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)節(jié)的低壓輸出。零件的核心是一種高效的電荷泵，利用多個(gè)分?jǐn)?shù)增益和脈沖頻率調(diào)制（PFM）在較寬的輸入電壓和輸出電流范圍內(nèi)進(jìn)行開關(guān)，以使功率損耗最小化。對LM2770的主要操作特性分為以下幾個(gè)部分：PFM法規(guī)，分?jǐn)?shù)倍多增益電荷泵，以及多增益效率性能。每一個(gè)章節(jié)指的是方框圖。

PFM法規(guī)

LM2770通過脈沖頻率調(diào)制（PFM）調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格調(diào)節(jié)的輸出電壓。PFM公司簡單地說，部件只在需要將電荷輸送到輸出端時(shí)泵出，以保持輸出電壓調(diào)節(jié)。當(dāng)輸出電壓高于目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓時(shí)，部件空轉(zhuǎn)并消耗最小的電源電流。在這種狀態(tài)下，負(fù)載電流僅由存儲在輸出電容器。當(dāng)這個(gè)電容器放電并且輸出電壓低于目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓時(shí)充電泵啟動(dòng)，電荷被輸送到輸出端。該電荷提供負(fù)載電流并提高輸出電容器上的電壓。PFM調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)輸出電流很小，并且部件主要處于低供電電流空閑狀態(tài)時(shí)。凈電源電流是最小的，因?yàn)椴考皇桥紶栃枰匦鲁潆娡ㄟ^啟動(dòng)電荷泵輸出電容器。隨著PFM調(diào)節(jié)，輸入和輸出紋波頻率變化很明顯，和依賴于輸出電流、輸入電壓，以及在較小程度上取決于其他因素，如溫度和內(nèi)部開關(guān)特性。

分?jǐn)?shù)多增益電荷泵

LM2770的核心是一個(gè)由內(nèi)部產(chǎn)生的非重疊控制的兩相電荷泵時(shí)鐘。電荷泵通過使用外部飛行電容器C1和C2來傳輸來自輸入到輸出。開關(guān)循環(huán)的兩個(gè)階段稱為“充電階段”和“保持/靜止階段”。期間充電階段，飛行電容器由輸入電源充電。在對飛行電容器充電后在半個(gè)切換周期[t=1/（2×FSW）]，LM2770切換到保持/靜止階段。在這種配置中在充電階段儲存在飛行電容器上的電荷被轉(zhuǎn)移到輸出端。如果電壓接通當(dāng)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)，輸出電壓低于目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓，電荷泵將切換回到充電階段。但如果輸出電壓高于目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓切換循環(huán)時(shí)，電荷泵將保持在保持/靜止?fàn)顟B(tài)。它將在該模式下閑置，直到輸出電壓低于目標(biāo)調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)這種情況最終發(fā)生時(shí)，LM2770將切換回充電狀態(tài)階段。飛行電容器的輸入、輸出和中間連接都是用內(nèi)部MOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)LM2770利用兩個(gè)飛電容和一個(gè)多功能開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)三個(gè)不同的分?jǐn)?shù)電壓收益：⅓、½和⅔。有了這種增益切換能力，就好像LM2770是三個(gè)電荷泵合二為一。這個(gè)“主動(dòng)”電荷泵在任何給定的時(shí)間都是根據(jù)輸入和輸出產(chǎn)生最高效率的電荷泵目前的情況。

多增益效率性能

基于輸入和輸出條件切換增益的能力可在整個(gè)LM2770的工作范圍。電荷泵效率由以下兩個(gè)理想方程導(dǎo)出（電源為簡便起見，忽略了電流和其他損耗）：IIN=G x IOUT E=（VOUT x IOUT）÷（VIN x IIN）=VOUT÷（G x VIN）（1）在方程式中，G代表電荷泵增益。當(dāng)G×VIN接近VOUT時(shí)，效率最高。有關(guān)詳細(xì)的效率數(shù)據(jù)，請參閱典型性能特性部分中的效率圖。這個(gè)增益區(qū)域通過效率曲線中的尖銳不連續(xù)性清晰區(qū)分，并在每個(gè)圖形的底部（G=⅔，G=½，G=⅓）。

動(dòng)態(tài)輸出電壓選擇

LM2770的輸出電壓可以動(dòng)態(tài)調(diào)整，以提高系統(tǒng)效率。每個(gè)LM2770版本包含兩個(gè)內(nèi)置輸出電壓選項(xiàng)：高電平和低電平（1.5V和1.2V，用于示例）。使用簡單的VSEL邏輯輸入引腳，輸出電壓可以在這兩個(gè)電壓之間切換。動(dòng)態(tài)電壓選擇可以用來提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。比較系統(tǒng)效率時(shí)在兩個(gè)不同的輸出電壓之間，評估功耗通常會(huì)比實(shí)際情況更具洞察力比較轉(zhuǎn)換器效率。用鋰離子電池供電的應(yīng)用程序就是一個(gè)很好的例子來說明這一點(diǎn)。參考LM2770效率曲線（見典型性能特性），所有LM2770輸出電壓選項(xiàng)在芯鋰電池電壓范圍（3.5V-3.9V）G=½的情況下工作。因此，LM2770電路將在核心鋰離子電壓范圍內(nèi)，輸入電流約為輸出電流的一半，而不考慮輸出電壓（IIN=G×IOUT）。雖然改變LM2770的輸出電壓并不能直接提高系統(tǒng)效率，但它可以有一個(gè)次級效果。不同的輸出電壓通常會(huì)導(dǎo)致不同的LM2770負(fù)載電流。這就是系統(tǒng)效率的所在可以受益于動(dòng)態(tài)輸出電壓選擇：LM2770負(fù)載電路可以在較低電流下運(yùn)行。這個(gè)降低LM2770輸入電流，提高系統(tǒng)整體效率。

休眠模式旁路LDO

LM2770提供了一個(gè)旁路低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）在輕負(fù)載下的低噪聲性能。能夠提供高達(dá)20毫安的輸出電流，這種LDO有低的接地引腳電流，是理想的備用操作。LDO通過休眠邏輯輸入引腳激活。當(dāng)睡眠激活時(shí)，電荷泵禁用，LDO提供所有負(fù)載電流。

關(guān)閉

當(dāng)啟用引腳（EN）上的電壓為邏輯低時(shí)，LM2770處于停機(jī)模式。在關(guān)機(jī)時(shí)LM2770幾乎沒有電源電流。停機(jī)時(shí)，LM2770的輸出完全與輸入斷開。內(nèi)部反饋電阻將把輸出電壓拉低到0V（除非輸出由外部源驅(qū)動(dòng)）。在某些應(yīng)用中，可能需要禁用LM2770并用另一個(gè)電壓驅(qū)動(dòng)輸出引腳來源。這是可以做到的，但是LM2770輸出引腳上的電壓不能高于輸入電壓。由于內(nèi)部反饋，當(dāng)外部驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸出引腳將消耗少量電流電阻分壓器連接在VOUT和GND之間。

軟啟動(dòng)

LM2770采用軟啟動(dòng)電路，以防止在啟動(dòng)過程中輸入過多的涌入電流。啟動(dòng)時(shí)輸出電壓從0V逐漸上升到額定輸出電壓。這種情況在200μs（典型）內(nèi)發(fā)生。軟啟動(dòng)是啟用部件時(shí)接合，包括車輛識別號（VIN）上同時(shí)建立電壓的情況EN和引腳。

熱關(guān)機(jī)

過熱相關(guān)損壞的保護(hù)是通過熱關(guān)機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)路口溫度上升到150oC（典型值），部件切換到停機(jī)模式。LM2770斷開熱當(dāng)零件的結(jié)溫降至140oC（典型值）時(shí)關(guān)閉。由于LM2770，當(dāng)零件在規(guī)定的輸入電壓、輸出電流和環(huán)境溫度工作額定值。如果看到熱循環(huán)在這些情況下，最可能的原因是PCB布局不充分，不允許熱量從WSON包中完全消散了。

短路限流保護(hù)

LM2770電荷泵包含的電路可在發(fā)生破壞性故障時(shí)保護(hù)設(shè)備輸出直接對地短路。短路保護(hù)電路將輸出電流限制在400毫安（典型值）當(dāng)輸出電壓低于165mV（典型值）時(shí)。休眠模式LDO包含一個(gè)60mA（典型）電流限制電路。

推薦電容器類型

LM2770需要4個(gè)外部電容器才能正常工作。表面貼裝多層陶瓷電容器是推薦的。這些電容器體積小，價(jià)格便宜，等效串聯(lián)電阻很低（ESR，≤15mΩ，典型值）。鉭電容器、OS-CON電容器和鋁電解電容器不建議與LM2770一起使用，因?yàn)榕c陶瓷電容器相比，其ESR較高。對于大多數(shù)應(yīng)用，首選具有X7R或X5R溫度特性的陶瓷電容器用LM2770。這些電容器具有嚴(yán)格的電容容限（高達(dá)±10%），并保持其值超過溫度（X7R：±15%高于-55oC至125oC；X5R:±15%高于-55oC至85oC）。Y5V或Z5U溫度特性的電容器通常不建議與LM2770。這些類型的電容器通常具有寬的電容公差（+80%，-20%），并且變化很大顯著超溫（Y5V:+22%，-82%，-30℃～+85℃；Z5U:+22%，-56%，+10℃至+85oC范圍）。在某些條件下，額定值為1μF的Y5V或Z5U電容器的電容值可低至0.1μF。這種有害偏差可能導(dǎo)致Y5V和Z5U電容器不能滿足最小值LM2770的電容要求。

陶瓷電容器的凈電容隨直流偏壓的增大而減小。這種退化會(huì)導(dǎo)致輸入和/或輸出上的電容超出預(yù)期，導(dǎo)致更高的紋波電壓和電流。使用直流偏壓顯著低于電容器額定電壓的電容器通常會(huì)使直流偏壓最小化影響。有關(guān)電容器直流偏壓特性的信息，請咨詢電容器制造商。電容特性隨不同的應(yīng)用條件、電容器類型和電容器制造商。強(qiáng)烈建議在量產(chǎn)電容器可供選擇。這將有助于確保任何此類可變性in電容不會(huì)對電路性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

下表列出了一些領(lǐng)先的陶瓷電容器制造商

輸出電容和輸出電壓紋波

LM2770電路中的輸出電容直接影響輸出電壓紋波的大小。其他影響輸出電壓紋波的主要因素還包括輸入電壓、輸出電流和飛行電容。由于多增益和PFM開關(guān)的復(fù)雜性，給出了近似于多增益和PFM開關(guān)的方程或模型波紋的大小是不容易實(shí)現(xiàn)的。但可以得出一個(gè)重要的結(jié)論：增大（減小）輸出電容將導(dǎo)致輸出電壓按比例減小（增加）漣漪。這可以在輸出電壓紋波波形中觀察到典型的性能特征第節(jié)。

在典型的大電流應(yīng)用中，建議使用10μF低ESR陶瓷輸出電容器。不同的輸出電容值可用于減少紋波、縮小解決方案尺寸和/或降低解決方案的成本。但是更換輸出電容器可能還需要更換飛線電容器和/或輸入電容器以保持整體電路性能良好。中討論了不同電容器設(shè)置的LM2770的性能第節(jié)推薦電容器配置。輸出電容器中的高ESR增加了輸出電壓紋波。如果在輸出端使用陶瓷電容器通常不需要擔(dān)心，因?yàn)樘沾呻娙萜鞯腅SR通常很低，并且只有最小的ESR對波紋大小的影響。如果使用ESR較高的不同電容器類型（例如鉭），則ESR可能導(dǎo)致高紋波。為了消除這種影響，凈輸出ESR可以通過以下方式顯著降低將低ESR陶瓷電容器與主輸出電容器并聯(lián)。陶瓷的低ESR電容器將與較高的ESR并聯(lián)，從而根據(jù)并聯(lián)原理產(chǎn)生低凈ESR減少阻力。

由于LM2770的PFM特性，在輕負(fù)載下輸出電壓紋波最高。為了消除這種波動(dòng)，當(dāng)負(fù)載電流小于等于20mA時(shí)，考慮在休眠模式下運(yùn)行LM2770。睡眠模式禁用電荷泵和內(nèi)部低噪聲旁路線性調(diào)節(jié)器（LDO）。

輸入電容和輸入電壓紋波

輸入電容器（CIN）是一個(gè)電荷儲存器，有助于電荷從電源到飛行的快速轉(zhuǎn)移電容器在充電階段工作。輸入電容器有助于保持輸入電壓當(dāng)飛行電容器連接到輸入端時(shí)，充電階段開始下垂。它還能過濾噪音在輸入引腳上，保持這種噪聲遠(yuǎn)離敏感的內(nèi)部模擬電路，這是偏離輸入線。就像輸出電容和輸出電壓紋波之間的關(guān)系一樣，輸入電容有一個(gè)輸入紋波幅值的顯性和一階效應(yīng)。增加（減少）輸入電容將導(dǎo)致按比例減小（增加）輸入電壓紋波。這可以在輸入電壓紋波中觀察到典型性能特性部分的波形。輸入電壓、輸出電流和飛行電容也會(huì)在一定程度上影響輸入紋波電平。在典型的大電流應(yīng)用中，建議在輸入端使用10μF低ESR陶瓷電容器。不同的輸入電容值可用于減少紋波、縮小解決方案尺寸和/或降低解決方案。但是改變輸入電容器也可能需要改變飛流電容器和/或輸出電容器保持良好的整體電路性能。LM2770在不同電容器設(shè)置下的性能在下面的推薦電容器配置中討論。

飛行電容器

飛行電容器（C1和C2）將電荷從輸入端傳輸?shù)捷敵龆恕ｏw行電容會(huì)影響兩者輸出電流能力和紋波大小。如果飛行電容太小，LM2770可能無法當(dāng)負(fù)載電流較高時(shí)，調(diào)節(jié)輸出電壓。另一方面，如果飛行電容過大，飛行電容器可能會(huì)壓倒輸入和輸出電容器，導(dǎo)致輸入和輸出增加漣漪。飛行電容器應(yīng)該是相同的。作為一般準(zhǔn)則，每個(gè)飛行電容器的電容值應(yīng)為輸出電容器的1/10，最高不超過1μF。這是建議，而不是要求。飛行時(shí)不得使用極化電容器（鉭、鋁電解等）然而，電容器在LM2770操作期間可能會(huì)發(fā)生反向偏壓。

推薦電容器配置

表1中的數(shù)據(jù)可用于幫助選擇最佳平衡解決方案的電容器配置尺寸和成本與應(yīng)用的電氣要求（紋波電壓，輸出電流能力等）。如前所述，輸入和輸出紋波電壓和頻率將隨輸出變化很大電流和輸入電壓。提供的數(shù)字顯示了在VIN=3.6V和負(fù)載時(shí)的預(yù)期紋波電壓電流在100mA和250mA之間。該表提供了初步的波紋度近似值，并提供了比較不同的電容器配置，但不是為了確保性能。提供最小輸入電壓建議的列說明了較小飛行的影響電容器具有電荷泵輸出電流能力。使用更小的飛行電容器可以增加輸出充電泵的電阻。因此，使用小飛行的應(yīng)用程序的最小輸入電壓電容可能需要設(shè)置得稍高一點(diǎn)，以防止負(fù)載時(shí)輸出超出調(diào)節(jié)范圍。

（1） 有關(guān)此表中數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息，請參閱“推薦電容器配置”部分中的文本

布局指南

正確的電路板布局將有助于確保LM2770電路的最佳性能。以下準(zhǔn)則是推薦：

將電容器放置在盡可能靠近LM2770的位置，最好與IC位于電路板的同一側(cè)。

使用短而寬的跡線將外部電容器連接到LM2770，以盡量減少跡線電阻和電感。

在接地和LM2770的GND引腳之間使用低電阻連接。使用寬跡線和/或多通孔將GND連接到電路板上的接地層是最有利的。

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