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当前位置: 升压转换器是延长蓄电池使用寿命的关键因素 时间:2018-06-21
升压转换器是延长蓄电池使用寿命的关键因素
高效DC/DC转换器是所有便携式设计的基础。许多便携式电子应用被设计成采用单节AA或AAA电池工作,这给电源设计工程师提出了挑战。从850mV~1.5V的输入电压产生一个恒定的3.3V系统输出,要求同步升压DC/DC转换器能够在固定开关频率下工作,同时附带片上补偿电路,并且需要微型低高度电感和陶瓷电容,最好采用微型IC封装以减少它在设备设计中的总占位面积。
 
一个由薄型SOT IC封装和少量外部元器件组成的经过验证的电路设计,实现了一个仅占7×9mm2板面积的效率为90%的单电池到3.3V/150mA转换器。当在单电池输入(1.5V)下工作时,25mA~80mA之间的负载电流可能实现90%以上的效率。一个外部低电流肖特基二极管(虽然并不是必需的)将在较高输出电流下最大程度地提高效率。
 
这个电路设计集成了带额定电阻值为0.35Ω(N)且典型电阻值为0.45Ω(P)的低栅电极电压内部开关的高效DC/DC转换器。在整个工作温度范围内,开关电流限制一般为850mA,从而在新的碱性AA单节电池输入和两节电池输入时可分别实现0.66W和2.5W的输出功率。
升压转换器是延长蓄电池使用寿命的关键因素
电流模式控制提供出色的输入线路和输出负载瞬态响应。斜坡补偿(这是当占空比超过50%时用来防止分频谐波不稳定性所必需的)可以整合到转换器中,与电路一起保持恒流限制阈值,而不管输入电压是多少。
 
主要特性
 
先进电源管理IC设计的两个特性会影响其工作效率:内部反馈机制的集成和可在工作期间节省能量的节电模式的加入。增加的内部反馈回路补偿不再需要外部元器件了,从而降低了总成本,简化了设计过程。通过仅在需要时激活电源转换器以将输出电压调制保持在1%以内,节电工作模式提高了轻负载(ILOAD < 3mA,典型值)时的转换器效率。一旦输出电压在进行调制,转换器会切换至睡眠状态,从而减少栅电荷损失和静态电流。不带节电模式的类似IC将被强制在整个工作范围内保持恒定的PWM,从而增加了静态电流。虽然在一些频率敏感的应用中恒频PWM可能会受欢迎,但它会降低总系统效率。
 
关断电流低于1mA,并且这个引脚上的磁滞允许对VIN进行简单的阻性上拉从而连续工作。还要注意,在关断过程中,VOUT保持低于VIN的未经过调制的600mV。当存储器或实时时钟必须在断电期间保持激活时,这个特性特别有用。可以通过更改分压器的电阻值轻松设定输出电压。
 
为了从电池电源获得最高功效,DC/DC转换器必须能够在1V以下的输入电压下工作,并提供范围在2.5V~5V之间的可调整输出电压。理想情况下,这种器件还将能够在低至0.65V的输入电压下继续工作,唯一的局限性在于输入电源提供足够功率的能力。
 
这个特性将消除对大的输入旁路电容的需要,从而节省了板空间、降低了成本。在低至0.65V的输入电压下工作的能力,是从电量接近耗尽的电池中获得更长使用寿命的重要特性。
 
以两个由单节电池供电的便携式设备为例,其电池使用寿命的比较表明,在理想测试条件下,电源管理IC在低压模式下工作的能力使其可比传统DC/DC转换器多提供六个多小时的电池使用寿命。工作寿命延长40%为终端产品提供了明显的优势。
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