Boost轉(zhuǎn)換器便攜式應(yīng)用電路

Boost 轉(zhuǎn)換器在常見的便攜式應(yīng)用中能有多少機(jī)會(huì)露面呢？最普通的當(dāng)然屬于能升壓的轉(zhuǎn)換器，但有時(shí)候它也可以用別的名義出現(xiàn)，頗有一點(diǎn)多面手的樣子，現(xiàn)在就讓我們一起來看看它是如何被使用的。

我在電源管理領(lǐng)域最初的見識(shí)就來自 Boost 轉(zhuǎn)換器，那時(shí)候傳呼機(jī)還是大路貨，數(shù)碼相機(jī)剛起步，小荷才露尖尖角的是 MP3 播放器，這兩個(gè)東西的大紅大紫都是后來的事，以索尼為代表的廠商所出品的 CD/MD 播放器是那時(shí)候的當(dāng)紅炸子雞，磁帶播放器還在被大量使用，直到現(xiàn)在我手里還有一個(gè)已經(jīng)不能工作了的殘品，它們大多以 AAA 或 AA 規(guī)格的干電池為電源，每一粒的額定電壓只有 1.5V，偶爾遇到可以充電的鎳氫電池或鎳鎘電池還會(huì)讓我欣喜，而它們的額定電壓是更低的 1.2V，與之對(duì)應(yīng)的是那時(shí)大多數(shù)集成電路的工作電壓還是 5V 或 3.3V，有個(gè)中山的朋友將凌陽方案 MP3 播放器的工作電壓調(diào)整到 2.8V 都是一大創(chuàng)新，帶來的問題時(shí)總有那么一些機(jī)子需要在發(fā)現(xiàn)不能正常工作時(shí)要去調(diào)整輸出電壓的反饋電阻，所以能夠升壓的 Boost 轉(zhuǎn)換器就成了必要之選，RT9261、RT9262 和 RT9266 是那時(shí)候的熱門產(chǎn)品，我的工作就是幫助客戶設(shè)計(jì)電路并解決生產(chǎn)中的各種問題，由此逐漸對(duì)電源管理有了一些認(rèn)識(shí)。相對(duì)而言，RT9261 比較簡單，一顆芯片只有三條腿，RT9262 比較復(fù)雜（兩個(gè)子型號(hào)里分別含有電壓檢測和線性穩(wěn)壓器的功能），前者適合簡單系統(tǒng)使用，后者在復(fù)雜系統(tǒng)里就用得多一些，中規(guī)中矩的 RT9266 則一直是個(gè)熱門，因?yàn)樗群唵斡謴?qiáng)大，可以滿足很多應(yīng)用的需求，在資源緊缺的日子里曾以全能打手的身份去滿足很多產(chǎn)品的完整電源需求，一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)的使用量就可多達(dá) 6 顆以上，而且品質(zhì)非常可靠，深得客戶的信賴，與之對(duì)應(yīng)的是幾年才壞一顆都要有詳細(xì)的分析報(bào)告，直到找出問題根源并得到改善為止，這種精益求精的精神也給我留下了深刻印象，與曾經(jīng)遇到過的某些廠商的做法形成了很鮮明的對(duì)比，所以我在一段時(shí)間里對(duì)某些國產(chǎn)貨是有深深的不信任感的，直到如華為這樣的廠商的真正成長才改變了我的消費(fèi)習(xí)慣，現(xiàn)在我就完全是個(gè)國貨擁躉了。

這是 RT9266 最常用的電路之一，實(shí)際使用在便攜式產(chǎn)品里時(shí)大多使用陶瓷電容，而且實(shí)際容量也會(huì)比圖中的數(shù)據(jù)小很多，輸出電壓紋波還特別小。RT9266 既有內(nèi)含的開關(guān)管，又可外加開關(guān)管擴(kuò)流、加壓，負(fù)載電流可大可小，輕載時(shí)就以自適應(yīng)式的 PSM 工作模式予以應(yīng)對(duì)，轉(zhuǎn)換效率很高，外加開關(guān)管后輸出電壓可以很高，完全超越了器件自身的限制，使用起來確實(shí)能給人很爽的感覺。 鋰離子電池的出現(xiàn)和 IC 工藝的發(fā)展對(duì)電源管理的影響非常大，因?yàn)殡姵貑误w電壓提升了許多，而 IC 芯片的工作電壓卻越來越低，所以 Buck 轉(zhuǎn)換器可能是現(xiàn)在被使用得第二多的器件，Boost 的使用機(jī)會(huì)就少多了，但在很多地方還是離不了它。 鋰離子電池的工作電壓范圍一般為 3.xV~4.xV，USB 端口的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓卻是 5V，以鋰離子電池為電源的便攜式產(chǎn)品要給 USB 端口供電時(shí)就要用到 Boost 轉(zhuǎn)換器，而現(xiàn)在的便攜式產(chǎn)品通常都會(huì)使用 Buck 架構(gòu)的充電電路，這時(shí)候就可以將該電路反過來使用以完成 Boost 轉(zhuǎn)換器的工作，這顆充電 IC 就成了支持 OTG 應(yīng)用的充電 IC 了。這種能夠雙向運(yùn)行的轉(zhuǎn)換器沒有增加任何核心元件，只是控制它們工作的邏輯變了，而這些都是由小信號(hào)的電路實(shí)現(xiàn)的，又完全被集成在 IC 里，對(duì)使用者來說是極其友好的，立锜已經(jīng)有很多這類產(chǎn)品在大量供貨。

如上圖，RT9472D 作為 USB 端口、電池和系統(tǒng)之間的電源管理裝置，既可以利用 USB 端口輸入的 3.9V~13.5V 電源為電池進(jìn)行最大電流為 3A 的充電、為系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的電源供應(yīng)，又可以在 USB 外設(shè)接入時(shí)為其提供至少可達(dá) 5V1A 的供電，使便攜式產(chǎn)品能與各種各樣含有 USB 接口的兼容設(shè)備配合工作。 最新的 USB-C 型接口和 PD 協(xié)議的發(fā)展給 USB 接口的應(yīng)用帶來了新的空間，電壓的擴(kuò)展和供需角色的變化也給電源管理帶來了新的課題，將來可能任意兩個(gè)設(shè)備都可以連接起來并經(jīng)過協(xié)商以后確定各自在電源供需方面的作用，所以能夠雙向工作并同時(shí)支持 Buck 和 Boost 兩種模式的電源轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)是個(gè)必然。

上圖所示的 RT7885 可支持設(shè)備帶有兩個(gè) USB 接口，其中一個(gè)是 A 型，一個(gè)是 C 型，同時(shí)支持 PD 協(xié)議和其他通過 D+/D- 傳輸?shù)乃郊覅f(xié)議，對(duì)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 2~4 顆串聯(lián)鋰離子電池的充放電管理，對(duì)外可接受或輸出 3V~22V 的電壓，它在完成這些工作的時(shí)候就需要既能升壓又能降壓，而且是雙向運(yùn)作的，其中的升壓模式也就是 Boost 工作模式。

此圖所示 RT6190 也是支持雙向自動(dòng)升降壓的產(chǎn)品，但是擁有更寬的工作電壓范圍，最高工作電壓可達(dá) 36V，因?yàn)閮?nèi)部沒有包含協(xié)議控制功能而可以有更多的自由使用空間，同時(shí)又不會(huì)感覺有所浪費(fèi)，支持的功率范圍也更大，因?yàn)樗仓С稚龎汗ぷ?，所以也可以被看著?Boost 轉(zhuǎn)換器的一種應(yīng)用。 寫到這里感覺內(nèi)容已經(jīng)有點(diǎn)多了，為了不至于讓你負(fù)擔(dān)太重，所以決定暫時(shí)打住，我們下次再繼續(xù)聊這個(gè)話題。

審核編輯 ：李倩