電池供電系統中DC-DC升壓調節器的應用

便攜式電子器件（如智能手機、GPS導航系統和平板電腦）的電源可以來(lái)自低壓太陽(yáng)能電池板、電池或AC-DC電源。電池供電系統通常將電池串聯(lián)疊置以實(shí)現更高的電壓，但此技術(shù)由于空間不足未必總是可行。開(kāi)關(guān)轉換器使用電感磁場(chǎng)來(lái)交替存儲電能，并以不同電壓釋放至負載。因為損耗很低，所以是個(gè)不錯的高效選擇。連接至轉換器輸出端的電容可降低輸出電壓紋波。本文所討論的升壓， 轉換器提供較高電壓；而之前所討論的降壓轉換器提供較低輸出電壓。內置FET作為開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)轉換器稱(chēng)為開(kāi)關(guān)調節器，需要外部FET的開(kāi)關(guān)轉換器則稱(chēng)為開(kāi)關(guān)控制器。

　　圖1顯示采用兩節串聯(lián)的AA電池供電的典型低功耗系統。電可用輸出范圍約為1.8 V至3.4 V,而IC工作時(shí)需要1.8 V和5.0 V 電壓。升壓轉換器可在不增加電池單元數量的情況下提升電壓，從而為WLED背光、微型硬盤(pán)驅動(dòng)器、音頻設備和USB外設供電，而降壓轉換器可為微處理器、內存和顯示器供電。

圖1.典型低功耗便攜式系統

　　電感阻礙電流變化的傾向可提供升壓功能。充電時(shí)，電感用作負載并存儲電能；放電時(shí)，可用作電源。放電過(guò)程中產(chǎn)生的電壓與電流變化速率相關(guān)，與原始充電電壓無(wú)關(guān)，因此可提供不同的輸入和輸出電平。

　　升壓調節器包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)、兩個(gè)電容和一個(gè)電感，如圖2所示。非交疊開(kāi)關(guān)驅動(dòng)機制確保任一時(shí)間只有一個(gè)開(kāi)關(guān)導通，避免發(fā)生不良的直通電流。在第1階段（tON），開(kāi)關(guān)B斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)A閉合。 ON電感連接到地，因此電流從VIN流到地。由于電感端為正電壓，因此電流增大，使電能存儲于電感中。在第2階段（tOFF）， 開(kāi)關(guān)A斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)B閉合。電感連接到負載，因此電流從VIN流到負載。由于電感端為負電壓，因此電流減小，電感中存儲的能量釋放到負載中。

圖2.降壓轉換器拓撲結構和工作波形