功能應用程序

高效多增益架構：峰值DSP電源功率效率>85%基帶電源輸出電壓對：

1.2V/1.5V和移動電話和尋呼機1.2V/1.575V

便攜式電子設備

動態輸出電壓選擇

±3%輸出電壓精度說明

輸出電流高達250mA LM2770是開關電容降壓

適用于為便攜式系統中的低電壓2.7V至5.5V輸入范圍應用供電的調節器。LM2770可以

低電源電流休眠模式供電負載電流高達250毫安，并在55μA全功率靜態電源電流，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的輸出軟啟動電壓可動態切換

具有邏輯輸入引腳的兩個輸出電平之間的全功率模式短路保護。

當前可用的休眠模式輸出電壓對的限流保護包括

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

說明（續）

LM2770的效率優于固定增益開關電容降壓穩壓器和低壓差線性穩壓器調節器（LDO）。多個分數增益使整個輸入電壓和輸出的功率效率最大化電流范圍。當負載電流很輕（≤20mA）。在休眠模式下，電荷泵關閉，輸出以低噪聲、低功耗線性驅動調節器。還包括軟啟動、短路保護、限流保護和熱關機保護。這個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生損壞的極限值。運行額定值是指指定了設備的哪個操作。操作額定值并不意味著規定的性能限制。對于規定的性能限制以及相關試驗條件，見電氣特性表。

（2） 所有電壓都與GND引腳的電位有關。

（3） 如果需要軍用/航空航天專用設備，請聯系德克薩斯儀器銷售辦事處/經銷商，以獲得規范。

（4） 內部熱關機電路保護設備免受永久性損壞。熱停堆在TJ=150oC（典型）和在TJ=140oC（典型值）時斷開。

（5） 短路保護電路可在VOUT對地短路時保護部件不受直接破壞性故障的影響。應用連續GND對輸出短路可能會縮短器件的壽命。

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

（文獻編號：SNOA401）：無鉛引線框架組件（LLP）。

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

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

（2） 所有電壓都與GND引腳的電位有關。

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

電氣特性（1）（2）

標準字體中的限制值為TJ=25oC。黑體類型的限制適用于整個操作結溫度范圍（-30°C≤TJ≤+105°C）。除非另有說明，規范適用于LM2770典型應用電路（第1頁），其內容如下：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。

（2） 最小和最大限值由設計、測試或統計分析指定。典型的數字不能保證，但確實代表了大多數可能的標準。

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

電氣特性（1）（2）（續）

標準字體的限值適用于TJ=25oC。黑體字的限值適用于整個工作結溫范圍（-30°C≤TJ≤+105°C）。除非另有說明，否則規格適用于LM2770典型應用電路（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。平均值根據這些值計算測量結果。在計算一般。

（5） 在EN引腳和GND之間有一個300kΩ下拉電阻器

典型性能特征

除非另有規定：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是一個開關電容轉換器，產生一個可調節的低壓輸出。零件的核心是一種高效的電荷泵，利用多個分數增益和脈沖頻率調制（PFM）在較寬的輸入電壓和輸出電流范圍內進行開關，以使功率損耗最小化。對LM2770的主要操作特性分為以下幾個部分：PFM法規，分數倍多增益電荷泵，以及多增益效率性能。每一個章節指的是方框圖。

PFM法規

LM2770通過脈沖頻率調制（PFM）調節實現嚴格調節的輸出電壓。PFM公司簡單地說，部件只在需要將電荷輸送到輸出端時泵出，以保持輸出電壓調節。當輸出電壓高于目標調節電壓時，部件空轉并消耗最小的電源電流。在這種狀態下，負載電流僅由存儲在輸出電容器。當這個電容器放電并且輸出電壓低于目標調節電壓時充電泵啟動，電荷被輸送到輸出端。該電荷提供負載電流并提高輸出電容器上的電壓。PFM調節的主要優點是當輸出電流很小，并且部件主要處于低供電電流空閑狀態時。凈電源電流是最小的，因為部件只是偶爾需要重新充電通過啟動電荷泵輸出電容器。隨著PFM調節，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，如溫度和內部開關特性。

分數多增益電荷泵

LM2770的核心是一個由內部產生的非重疊控制的兩相電荷泵時鐘。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。開關循環的兩個階段稱為“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移到輸出端。如果電壓接通當開關周期結束時，輸出電壓低于目標調節電壓，電荷泵將切換回到充電階段。但如果輸出電壓高于目標調節電壓切換循環時，電荷泵將保持在保持/靜止狀態。它將在該模式下閑置，直到輸出電壓低于目標調節電壓。當這種情況最終發生時，LM2770將切換回充電狀態階段。飛行電容器的輸入、輸出和中間連接都是用內部MOS開關實現的。這個LM2770利用兩個飛電容和一個多功能開關網絡來實現三個不同的分數電壓收益：⅓、½和⅔。有了這種增益切換能力，就好像LM2770是三個電荷泵合二為一。這個“主動”電荷泵在任何給定的時間都是根據輸入和輸出產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LM2770的工作范圍。電荷泵效率由以下兩個理想方程導出（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G×VIN接近VOUT時，效率最高。有關詳細的效率數據，請參閱典型性能特性部分中的效率圖。這個增益區域通過效率曲線中的尖銳不連續性清晰區分，并在每個圖形的底部（G=⅔，G=½，G=⅓）。

動態輸出電壓選擇

LM2770的輸出電壓可以動態調整，以提高系統效率。每個LM2770版本包含兩個內置輸出電壓選項：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電壓之間切換。動態電壓選擇可以用來提高整個系統的效率。比較系統效率時在兩個不同的輸出電壓之間，評估功耗通常會比實際情況更具洞察力比較轉換器效率。用鋰離子電池供電的應用程序就是一個很好的例子來說明這一點。參考LM2770效率曲線（見典型性能特性），所有LM2770輸出電壓選項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，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效率，但它可以有一個次級效果。不同的輸出電壓通常會導致不同的LM2770負載電流。這就是系統效率的所在可以受益于動態輸出電壓選擇：LM2770負載電路可以在較低電流下運行。這個降低LM2770輸入電流，提高系統整體效率。

休眠模式旁路LDO

LM2770提供了一個旁路低壓差線性穩壓器（LDO）在輕負載下的低噪聲性能。能夠提供高達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。當睡眠激活時，電荷泵禁用，LDO提供所有負載電流。

關閉

當啟用引腳（EN）上的電壓為邏輯低時，LM2770處于停機模式。在關機時LM2770幾乎沒有電源電流。停機時，LM2770的輸出完全與輸入斷開。內部反饋電阻將把輸出電壓拉低到0V（除非輸出由外部源驅動）。在某些應用中，可能需要禁用LM2770并用另一個電壓驅動輸出引腳來源。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。由于內部反饋，當外部驅動時，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

LM2770采用軟啟動電路，以防止在啟動過程中輸入過多的涌入電流。啟動時輸出電壓從0V逐漸上升到額定輸出電壓。這種情況在200μs（典型）內發生。軟啟動是啟用部件時接合，包括車輛識別號（VIN）上同時建立電壓的情況EN和引腳。

熱關機

過熱相關損壞的保護是通過熱關機功能實現的。當路口溫度上升到150oC（典型值），部件切換到停機模式。LM2770斷開熱當零件的結溫降至140oC（典型值）時關閉。由于LM2770，當零件在規定的輸入電壓、輸出電流和環境溫度工作額定值。如果看到熱循環在這些情況下，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

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

推薦電容器類型

LM2770需要4個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，價格便宜，等效串聯電阻很低（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，因為與陶瓷電容器相比，其ESR較高。對于大多數應用，首選具有X7R或X5R溫度特性的陶瓷電容器用LM2770。這些電容器具有嚴格的電容容限（高達±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。這種退化會導致輸入和/或輸出上的電容超出預期，導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使直流偏壓最小化影響。有關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用條件、電容器類型和電容器制造商。強烈建議在量產電容器可供選擇。這將有助于確保任何此類可變性in電容不會對電路性能產生負面影響。

下表列出了一些領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開關的復雜性，給出了近似于多增益和PFM開關的方程或模型波紋的大小是不容易實現的。但可以得出一個重要的結論：增大（減?。┹敵鲭娙輰е螺敵鲭妷喊幢壤郎p?。ㄔ黾樱i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。

在典型的大電流應用中，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置的LM2770的性能第節推薦電容器配置。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心，因為陶瓷電容器的ESR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。陶瓷的低ESR電容器將與較高的ESR并聯，從而根據并聯原理產生低凈ESR減少阻力。

由于LM2770的PFM特性，在輕負載下輸出電壓紋波最高。為了消除這種波動，當負載電流小于等于20mA時，考慮在休眠模式下運行LM2770。睡眠模式禁用電荷泵和內部低噪聲旁路線性調節器（LDO）。

輸入電容和輸入電壓紋波

輸入電容器（CIN）是一個電荷儲存器，有助于電荷從電源到飛行的快速轉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飛行電容器連接到輸入端時，充電階段開始下垂。它還能過濾噪音在輸入引腳上，保持這種噪聲遠離敏感的內部模擬電路，這是偏離輸入線。就像輸出電容和輸出電壓紋波之間的關系一樣，輸入電容有一個輸入紋波幅值的顯性和一階效應。增加（減少）輸入電容將導致按比例減?。ㄔ黾樱┹斎腚妷杭y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在一定程度上影響輸入紋波電平。在典型的大電流應用中，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到輸出端。飛行電容會影響兩者輸出電流能力和紋波大小。如果飛行電容太小，LM2770可能無法當負載電流較高時，調節輸出電壓。另一方面，如果飛行電容過大，飛行電容器可能會壓倒輸入和輸出電容器，導致輸入和輸出增加漣漪。飛行電容器應該是相同的。作為一般準則，每個飛行電容器的電容值應為輸出電容器的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操作期間可能會發生反向偏壓。

推薦電容器配置

表1中的數據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。提供的數字顯示了在VIN=3.6V和負載時的預期紋波電壓電流在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，使用小飛行的應用程序的最小輸入電壓電容可能需要設置得稍高一點，以防止負載時輸出超出調節范圍。

（1） 有關此表中數據的詳細信息，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。

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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