電池供電系統(tǒng)中DC-DC升壓調(diào)節(jié)器的應用

便攜式電子器件（如智能手機、GPS導航系統(tǒng)和平板電腦）的電源可以來自低壓太陽能電池板、電池或AC-DC電源。電池供電系統(tǒng)通常將電池串聯(lián)疊置以實現(xiàn)更高的電壓，但此技術(shù)由于空間不足未必總是可行。開關(guān)轉(zhuǎn)換器使用電感磁場來交替存儲電能，并以不同電壓釋放至負載。因為損耗很低，所以是個不錯的高效選擇。連接至轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器提供較高電壓；而之前所討論的降壓轉(zhuǎn)換器提供較低輸出電壓。內(nèi)置FET作為開關(guān)的開關(guān)轉(zhuǎn)換器稱為開關(guān)調(diào)節(jié)器，需要外部FET的開關(guān)轉(zhuǎn)換器則稱為開關(guān)控制器。

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

圖1.典型低功耗便攜式系統(tǒng)

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

　　升壓調(diào)節(jié)器包括兩個開關(guān)、兩個電容和一個電感，如圖2所示。非交疊開關(guān)驅(qū)動機制確保任一時間只有一個開關(guān)導通，避免發(fā)生不良的直通電流。在第1階段（tON），開關(guān)B斷開，開關(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）， 開關(guān)A斷開，開關(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(zhuǎn)換器拓撲結(jié)構(gòu)和工作波形