应严格避免电池数量和输出电压的两种组合:三节电池转换为3.3V,四节电池转换为5V。这些组合很麻烦,因为没有普通稳压器(升压、降压或线性)可以适应输入电压范围与所需输出电压重叠的情况。
本设计笔记介绍了四个能够解决3节电池困境的电路。设计笔记 110 将讨论 4 节电池、5V 电路。自始至终均使用 LT1303 和 LT1372 高效率 DC/DC 转换器,从而对每种拓扑的效率进行了公平的比较。LT1303 专为电池操作而优化,并包括一个低电池电量检测器,该检测器是实现其中一种拓扑所必需的。LT®1372 500kHz 转换器用于在较高电流水平下实现紧凑的布局。
无需修改,基于 LT200 的电路可预期输出 1303mA 电流,而 LT300 电路的输出电流为 1372mA。所有电路均具有输出断开功能;停机模式中,输出降至 0V。基于 LT1303 的转换器的输入范围远远超出了所示的 3 节电池电源。这些器件在1.8V时工作,虽然没有完全表征效率,但可以接受高达10V的输入。LT1372 转换器的工作电压范围为 2.7V 至 10V。
图1和图2中的电路基于SEPIC(单端初级电感转换器)拓扑。虽然不是很好,但在宽输入电压范围内效率相当一致。SEPIC拓扑的特点是它使用了两个电感器。然而,它们缠绕在单个磁芯上,与具有类似额定值的简单2端子电感相比,占用的空间并不多。线圈电子和其他磁性元件供应商提供多种库存 2 绕组、4 端子电感器。
图1.3节电池至3.3V信号。
图2.
图3中采用双极性降压/升压拓扑可提高峰值效率。该电路本质上是一个带有线性后置稳压器的升压转换器。对于 V在< V外,LT1303 对驱动双极性发射极的输入进行升压,刚好足以维持所需的输出电压 — 晶体管已饱和。对于 V在> V外,LT1303 将发射极驱动到略高于输入电压的值,足以产生支持任何负载电流所需的基极电流。在这种情况下,晶体管用作线性后置稳压器,对升压转换器的输出进行级联编码,并像任何线性稳压器一样耗散功率。
图3.3节电池至3.3V双极性降压/升压。
采用MOSFET降压/升压转换器,图4所示电路可实现最高峰值效率。对于 V在< V外,该电路用作升压型转换器,而由 LT1303 的低电池电量检测器 / 放大器驱动的 MOSFET 保持 100% 导通。输出电压由升压转换器产生和控制。
图4.3节电池至3.3V MOSFET降压/升压。
对于VIN > VOUT,升压功能无法再控制输出电压,开始上升。交错反馈(R3、R4、R5)允许低电池电量检测器/放大器使用MOSFET作为线性调整元件进行控制。由于MOSFET不需要基极驱动,并且具有如此低的导通电阻,因此效率峰值远远超过90%。此外,效率峰值出现在NiCd标称端电压3×1.25 = 3.75V附近,正好是最需要效率的地方。
审核编辑:郭婷
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