新型电荷泵提供低输入和输出噪声

电荷泵（无电感）DC/DC转换器在必须提供低至中等负载电流的空间受限应用中非常受欢迎。此类转换器采用小型封装，静态电流极低，需要极少的外部元件。然而，噪声产生是大多数电荷泵的一个不良特性。

不需要的噪音会产生各种问题。电源输入端产生的噪声会干扰无线应用中的RF发射和接收。输出端的噪声会耦合到敏感电路上，甚至产生可闻噪声。新的 LTC3200 系列升压型充电泵采用一种全新的架构，旨在最大限度地降低输入和输出端的噪声，以减轻这种不必要的行为。

突发模式操作与恒定频率®

大多数稳压电荷泵 DC/DC 转换器采用突发模式架构工作。这种稳压器架构提供最低的静态电流，但会产生最高水平的输入和输出噪声。对于突发模式器件，电荷泵开关要么向输出提供最大电流，要么完全关断。迟滞比较器和基准控制电荷泵的导通和关断，以提供输出调节。低频纹波出现在输出端，是调节所必需的（见图1）。这种突发开关也会导致输入纹波电流很大，必须由输入源提供。输入源中的任何阻抗都会在输入端产生电压噪声。然后，该噪声必须由由同一电源供电的其余电路抑制。

图1.典型突发模式输出纹波。

LTC3200 和 LTC3200-5 专为最大限度地降低输入和输出噪声而设计。这些器件用于调节升压电荷泵，可提供高达 100mA 的输出电流。LTC3200-5 可产生一个稳定的 5V 输出，并采用 6 引脚 SOT-23 封装。LTC3200 可产生一个可调输出电压，并采用 8 引脚 MSOP 封装。

两款器件均采用恒定频率架构，可消除低频输出噪声。电荷泵开关是连续的，即使没有负载，线性控制环路调节每个时钟周期内传输到输出的电荷量。由于输出调节环路是线性的，因此峰峰值输出纹波可以近似为V脉动= （I负荷/C外）/（2 • f理学学士。），不会因稳压器迟滞而产生额外的纹波。

这些器件的 2MHz 振荡器频率允许使用小输出电容也能实现低输出纹波。图 2 示出了利用 LTC3200-5 支持一个具有不同输出电容值的 100mA 负载时可实现的输出纹波。

图2.LTC3200-5 输出纹波。

输入降噪

虽然仅靠恒定频率产生可提供显著的输入噪声改善，但 LTC3200 系列更进一步。独特的内部控制电路调节电荷泵时钟两相的输入电流。该技术可防止电荷泵振荡器的一个或两个半时钟周期内RC电流衰减，从而最大限度地减少由于输入电流变化引起的折合到输入端的纹波。图 3 示出了 LTC3200 与典型突发模式充电泵之间的输入噪声差异。两款器件均采用5.100V输入产生稳定的3V输出/6mA输出电流。0.1Ω的输入阻抗用于测试目的。典型的突发模式器件在输入和输出端均使用10μF陶瓷电容。LTC3200 采用具有相同电介质的 1μF 陶瓷电容。如图 3 所示，LTC3200 可显著改善输入噪声，即使旁路电容仅为十分之一。

图3.输入噪声测试电路。

典型应用

电荷泵通常用于在手持设备（如手机和PDA）内提供低功耗升压转换。此类设备，特别是包含RF通信的设备，往往对噪声非常敏感。此类产品中低噪声电荷泵的一个常见应用是为用于为小型彩色LCD显示屏背光的白光LED供电。图4所示电路产生低噪声升压电源，用于驱动多达3200个白光LED。LTC3200 的 FB 引脚用于调节流过每个镇流 LED 的 LED 电流。通过使用 LTC<>，用户可以直接从电池向背光电路提供升压功率，而没有滤除低频噪声的繁琐问题。

图4.低噪声白光LED驱动器，带LED电流控制。

审核编辑：郭婷