中心議題：

• 電池供電係統中DC－DC升壓調節器的應用

解決方案：

• 采用升壓調節器集成振蕩器
• 采用PWM控製環路和開關FET

便攜式電子器件（如智能手機
、GPS導航係統和平板電腦）的電源可以來自低壓太陽能電池板、電池或AC-DCdianyuan。dianchigongdianxitongtongchangjiangdianchichuanliandiezhiyishixiangenggaodedianya，dancijishuyouyukongjianbuzuweibizongshikexing。kaiguanzhuanhuanqishiyongdiangancichanglaijiaoticunchudianneng，bingyibutongdianyashifangzhifuzai。yinweisunhaohendi，suoyishigebucuodegaoxiaoxuanze。lianjiezhizhuanhuanqishuchuduandedianrongkejiangdishuchudianyawenbo。benwensuotaolundeshengya，zhuanhuanqitigongjiaogaodianya；而之前所討論的降壓轉換器提供較低輸出電壓。內置FET作為開關的開關轉換器稱為開關調節器
，需要外部FET的開關轉換器則稱為開關控製器。

圖1顯示采用兩節串聯的AA電池供電的典型低功耗係統。電可用輸出範圍約為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
、微型硬盤驅動器
、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。

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

升壓調節器包括兩個開關、兩個電容和一個電感
，如圖2所示。非交疊開關驅動機製確保任一時間隻有一個開關導通，避免發生不良的直通電流。在第1階段（tON），開關B斷開，開關A閉合。 ON電感連接到地，因此電流從VIN流到地。由於電感端為正電壓，因此電流增大，使電能存儲於電感中。在第2階段（tOFF），開關A斷開，開關B閉合。電感連接到負載
，因此電流從VIN流到負載。由於電感端為負電壓，因此電流減小，電感中存儲的能量釋放到負載中。 [page]
注意
，開關調節器既可以連續工作，也可以斷續工作以連續導通模式 （CCM）， 工作時，電感電流不會降至0;以斷續導通模式 （DCM），工作時
，電感電流可以降至0. 電流紋波，在圖2中顯示為ΔIL 使用公式ΔIL = （VIN × tON）/L.計算。平均電感電流流入負載，而紋波電流流入輸出電容。
使用肖特基二極管代替開關B的調節器定義為異步 （或非同步）， 調節器，而使用FET作為開關B的調節器定義為同步調節器。圖3中，開關A和B已分別使用內部NFET和外部肖特基二極管來實施，從而形成異步升壓調節器。對於需要負載隔離和低關斷電流的低功耗應用，可添加外部FET,如圖4所示。將器件的EN引腳驅動至0.3 V以下便可關斷調節器
，使輸入與輸出完全斷開。

現代低功耗同步降壓調節器以脈寬調製（PWM）為主要工作模式。PWM保持頻率不變，通過改變脈衝寬度（tON）來調整輸出電壓。輸送的平均功率與占空 D成正比
，因此這是一種向負載提供功率的有效方式

例如，所需輸出電壓為15 V,可用輸入電壓為5 V時：

D = （15 – 5）/15 = 0.67 or 67%.

由you於yu功gong耗hao降jiang低di，輸shu入ru功gong率lv必bi須xu等deng於yu傳chuan遞di至zhi負fu載zai的de功gong率lv減jian去qu所suo有you損sun耗hao。假jia定ding轉zhuan換huan十shi分fen有you效xiao，則ze少shao量liang的de功gong率lv損sun失shi可ke在zai基ji本ben功gong耗hao計ji算suan中zhong省sheng略lve不bu計ji。因yin此ci輸shu入ru電dian流liu可ke近jin似si表biao示shi為wei：

例如，如果負載電流在15 V時為300 mA,則5 V時IIN = 900 mA at 5 V-即輸出電流的三倍。因此，可用負載電流隨著升壓電壓增大而降低。
[page]
升壓轉換器使用電壓或電流反饋來調節選定的輸出電壓

；控製環路則可根據負載變化保持輸出調節。低功耗升壓轉換器的工作頻率範圍一般是600 kHz到2 MHz.開關頻率較高時
，所用的電感可以更小，但開關頻率每增加一倍

，效率就會降低大約2%.在ADP1612 和ADP1613升壓轉換器（參見附錄）中，開關頻率可通過引腳選擇，最高效率下的工作頻率為650 kHz,最小外部器件的工作頻率為1.3 MHz.對於650 kHz的工作頻率，將FREQ 連接至GND,而1.3 MHz的工作頻率則連接至VIN.

dianganshishengyatiaojieqideguanjianqijian，tazaidianyuankaiguandaotongqijiancunchudianneng
，erzaiguanduanqijiantongguoshuchuzhengliuqijiangdiannengchuanshuzhishuchuduan。weilezaididiangandianliuwenboyugaoxiaolvzhijianqudepingheng，ADP1612/ADP1613 數據手冊建議電感值範圍為4.7 μH至22 μH.yibaneryan，jiaodizhidedianganzaigeidingshitichicunxiajuyougenggaodebaohedianliuhegengdidechuanliandianzu

，erjiaodidediangandaozhijiaogaodefengzhidianliu，kejiangdixiaolvbingzengjiawenbohezaosheng。tongchangzuihaozaiduanxudaotongmoshixiazhixingshengya
，yibiansuoxiaodianganchicunbinggaishanwendingxing。fengzhidiangandianliu（最大輸入電流加一半的電感紋波電流）必須小於電感的額定飽和電流；而調節器的最大直流輸入電流必須小於電感的電流有效值額定值。

升壓調節器主要規格和定義

輸入電壓範圍：升壓轉換器的輸入電壓範圍決定了最低的可用輸入電源。規格可能提供很寬的輸入電壓範圍，但輸入電壓必須低於 VOUT才能實現高效率工作。

地電流或靜態電流：未輸送給負載的直流偏置電流（Iq）。 Iq越低則效率越高
，然而
， Iq 可以針對許多條件進行規定
，包括關斷、零負載、PFM工作模式或PWM工作模式。因此，為了確定某個應用的最佳升壓調節器
，最好查看特定工作電壓和負載電流下的實際工作效率。

關斷電流： 這是使能引腳禁用時器件消耗的輸入電流
，低Iq對於電池供電器件在休眠模式下能否長時間待機很重要。

開關占空比：工作占空比必須小於最大占空比
，否則輸出電壓無法調節。例如， D = （VOUT – VIN）/VOUT. 時VIN= 5 V and VOUT = 15 V, D = 67%. ADP1612和ADP1613的最大占空比為90%.

輸出電壓範圍： 即器件可支持的輸出電壓範圍。升壓轉換器的輸出電壓可以是固定的，或者可利用電阻設定所需的輸出電壓來調節。

限流：升壓轉換器通常指定峰值電流限值而不是負載電流。請注意VIN and VOUT間的差異越大，可用負載電流越低。峰值電流限值、輸入電壓、輸出電壓、開關頻率和電感值均會決定最大可用輸出電流。

線路調整率： 線路調整率是指輸出電壓隨輸入電壓變化而發生的變化率。

負載調整率： 負載調整率是指輸出電壓隨輸出電流變化而發生的變化率。

軟啟動：升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi具ju有you軟ruan啟qi動dong功gong能neng很hen重zhong要yao，啟qi動dong時shi輸shu出chu電dian壓ya以yi可ke控kong方fang式shi緩huan升sheng，從cong而er避bi免mian啟qi動dong時shi出chu現xian輸shu出chu電dian壓ya過guo衝chong現xian象xiang。某mou些xie升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi的de軟ruan啟qi動dong可ke通tong過guo外wai部bu電dian容rong調tiao節jie。隨sui著zhe軟ruan啟qi動dong電dian容rong充chong電dian，它ta會hui限xian製zhi器qi件jian允yun許xu的de峰feng值zhi電dian流liu。憑ping借jie可ke調tiao軟ruan啟qi動dong功gong能neng可ke改gai變bian啟qi動dong時shi間jian以yi滿man足zu係xi統tong要yao求qiu。

熱關斷（TSD）：當結點溫度超過規定的限值時，熱關斷電路就會關閉調節器。一直較高的結溫可能由工作電流高
、電(dian)路(lu)板(ban)冷(leng)卻(que)不(bu)佳(jia)或(huo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)高(gao)等(deng)原(yuan)因(yin)引(yin)起(qi)。保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)包(bao)括(kuo)遲(chi)滯(zhi)
，以(yi)防(fang)止(zhi)發(fa)生(sheng)熱(re)關(guan)斷(duan)後(hou)
，器(qi)件(jian)在(zai)片(pian)內(nei)溫(wen)度(du)降(jiang)至(zhi)預(yu)設(she)限(xian)值(zhi)以(yi)下(xia)後(hou)才(cai)返(fan)回(hui)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)

欠壓閉鎖（UVLO）：如果輸入電壓低於UVLO閾值，ICbianzidongguanbidianyuankaiguanbingjinrudigonghaomoshi。zhekeyifangzhidishurudianyaxiakenengfashengdegongzuobuwendingxianxiang

，bingfangzhidianyuanqijianzaidianluwufakongzhitashiqidong。

結束語

低功耗升壓調節器通過提供成熟計使開關的設DC-DC轉換器設設計變得簡單。