電路分析：兩種典型的電池供電電路設計

　　電源濾波

　　在以上介紹的DC/DC轉換電路中，采用的是DC/DC升壓轉換器件，升壓型DC/DC轉換器的電路結構如圖3所示。

圖3

　　開(kāi)關(guān)K導通時(shí)電池BT給電感L充電，在L中以場(chǎng)的形式儲存能量1/(2L×I2)。 其中，I為電感電流。K斷開(kāi)后，L中的磁能又以電能的形式釋放給濾波電容C2和負載RL。周期性的開(kāi)關(guān)操作使電池能量源源不斷地送入負載，而輸出電壓被轉換為：

　　Vout = Vin/(1-δ)

　　式中，δ為開(kāi)關(guān)占空比(導通時(shí)間占工作周期的比率)?？刂齐娐繁O測輸出電壓并控制占空比，從而達到調節和穩定輸出電壓的目的。本文介紹的 DC/DC升壓轉換器件的控制方式均為PFM(脈沖頻率調制)，具有較小的靜態(tài)電流，輕載情況下效率較高，但紋波稍大。為保證主電路穩定工作，必須考慮對電源輸出進(jìn)行濾波。一般采用無(wú)源濾波電路來(lái)進(jìn)行濾波，無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型，LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。當采用電感濾波或復式電感型濾波時(shí)，需采用電感量高、體積大的電感，對手持、便攜式產(chǎn)品并不適用，所以在負載電流較小的場(chǎng)合，采用RCπ型濾波，結構簡(jiǎn)單、經(jīng)濟，濾波效果也比較好。濾波電容的等效串聯(lián)電阻《ESR)是造成輸出紋波的主要因素，電容的材質(zhì)應選擇具有較低ESR的陶瓷電容、鋁電解電容和鈕電解電容，應盡量避免標準鋁電解電容。采用RCn型濾波時(shí)，輸出電壓兩端的脈動(dòng)系數S=1/(Kω×C×R)。K為常數，由該公式可知，在ω值一定的情況下，R愈大，C愈大，則脈動(dòng)系數愈小，也就是濾波效果就越好。R值增大時(shí)，電阻上的直流壓降會(huì )增大，這樣就增大了直流電源的內部損耗；若增大C的電容量，又會(huì )增大電容器的體積和重量，也不易實(shí)現，因此電容的容量一般為10-100 uF，電阻的值一般在10 Ω以下。

　　結語(yǔ)

　　以上介紹的兩種電池供電電路，都是將電池電壓轉換為+3.3 V直流電壓，為單片機應用系統提供工作電源的DC/ DC升壓電路。這類(lèi)電路主要用在由2節7號電池供電的PDA、手持終端等產(chǎn)品中，其他類(lèi)產(chǎn)品(如手機、數碼相機)的電池供電電路會(huì )有所不同，但工作原理基本相似。在電池供電電路的設計中，都會(huì )面臨如何實(shí)現開(kāi)關(guān)機、降低關(guān)機電流、減小輸出電源中的紋波和干擾信號、提高轉換效率等一系列問(wèn)題。只有妥善地解決這些問(wèn)題，才能確保產(chǎn)品穩定可靠地工作。本文所講的兩個(gè)實(shí)例較好地解決了這方面的問(wèn)題，已經(jīng)在產(chǎn)品中實(shí)際應用，效果良好。當然隨著(zhù)新器件的不斷涌現，還需不斷地改進(jìn)和完善此類(lèi)電路的設計，以提升產(chǎn)品的整體性能。