微功耗降壓/升壓電路第1部分：將三節(jié)電池轉(zhuǎn)換為3.3V

應(yīng)嚴(yán)格避免電池?cái)?shù)量和輸出電壓的兩種組合：三節(jié)電池轉(zhuǎn)換為3.3V，四節(jié)電池轉(zhuǎn)換為5V。這些組合很麻煩，因?yàn)闆](méi)有普通穩(wěn)壓器（升壓、降壓或線性）可以適應(yīng)輸入電壓范圍與所需輸出電壓重疊的情況。

本設(shè)計(jì)筆記介紹了四個(gè)能夠解決3節(jié)電池困境的電路。設(shè)計(jì)筆記 110 將討論 4 節(jié)電池、5V 電路。自始至終均使用 LT1303 和 LT1372 高效率 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，從而對(duì)每種拓?fù)涞男蔬M(jìn)行了公平的比較。LT1303 專(zhuān)為電池操作而優(yōu)化，并包括一個(gè)低電池電量檢測(cè)器，該檢測(cè)器是實(shí)現(xiàn)其中一種拓?fù)渌匦璧?。LT?1372 500kHz 轉(zhuǎn)換器用于在較高電流水平下實(shí)現(xiàn)緊湊的布局。

無(wú)需修改，基于 LT200 的電路可預(yù)期輸出 1303mA 電流，而 LT300 電路的輸出電流為 1372mA。所有電路均具有輸出斷開(kāi)功能;停機(jī)模式中，輸出降至 0V。基于 LT1303 的轉(zhuǎn)換器的輸入范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了所示的 3 節(jié)電池電源。這些器件在1.8V時(shí)工作，雖然沒(méi)有完全表征效率，但可以接受高達(dá)10V的輸入。LT1372 轉(zhuǎn)換器的工作電壓范圍為 2.7V 至 10V。

圖1和圖2中的電路基于SEPIC（單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器）拓?fù)?。雖然不是很好，但在寬輸入電壓范圍內(nèi)效率相當(dāng)一致。SEPIC拓?fù)涞奶攸c(diǎn)是它使用了兩個(gè)電感器。然而，它們纏繞在單個(gè)磁芯上，與具有類(lèi)似額定值的簡(jiǎn)單2端子電感相比，占用的空間并不多。線圈電子和其他磁性元件供應(yīng)商提供多種庫(kù)存 2 繞組、4 端子電感器。

圖1.3節(jié)電池至3.3V信號(hào)。

圖2.

圖3中采用雙極性降壓/升壓拓?fù)淇商岣叻逯敌?。該電路本質(zhì)上是一個(gè)帶有線性后置穩(wěn)壓器的升壓轉(zhuǎn)換器。對(duì)于 V在< V外，LT1303 對(duì)驅(qū)動(dòng)雙極性發(fā)射極的輸入進(jìn)行升壓，剛好足以維持所需的輸出電壓 — 晶體管已飽和。對(duì)于 V在> V外，LT1303 將發(fā)射極驅(qū)動(dòng)到略高于輸入電壓的值，足以產(chǎn)生支持任何負(fù)載電流所需的基極電流。在這種情況下，晶體管用作線性后置穩(wěn)壓器，對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行級(jí)聯(lián)編碼，并像任何線性穩(wěn)壓器一樣耗散功率。

圖3.3節(jié)電池至3.3V雙極性降壓/升壓。

采用MOSFET降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，圖4所示電路可實(shí)現(xiàn)最高峰值效率。對(duì)于 V在< V外，該電路用作升壓型轉(zhuǎn)換器，而由 LT1303 的低電池電量檢測(cè)器 / 放大器驅(qū)動(dòng)的 MOSFET 保持 100% 導(dǎo)通。輸出電壓由升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生和控制。

圖4.3節(jié)電池至3.3V MOSFET降壓/升壓。

對(duì)于VIN > VOUT，升壓功能無(wú)法再控制輸出電壓，開(kāi)始上升。交錯(cuò)反饋（R3、R4、R5）允許低電池電量檢測(cè)器/放大器使用MOSFET作為線性調(diào)整元件進(jìn)行控制。由于MOSFET不需要基極驅(qū)動(dòng)，并且具有如此低的導(dǎo)通電阻，因此效率峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)90%。此外，效率峰值出現(xiàn)在NiCd標(biāo)稱(chēng)端電壓3×1.25 = 3.75V附近，正好是最需要效率的地方。

審核編輯：郭婷