鉅大LARGE | 點擊量:713次 | 2022年04月09日
鋰離子電池供電系統(tǒng)中DC-DC升壓調節(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,但此技術由于空間不足未必總是可行。開關轉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,轉換器供應較高電壓;而之前所討論的降壓轉換器供應較低輸出電壓。內置FET作為開關的開關轉換器稱為開關調節(jié)器,要外部FET的開關轉換器則稱為開關控制器。
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1.8V至3.4V,而IC工作時要1.8V和5.0V電壓。升壓轉換器可在不新增電池單元數(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。
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供應升壓功能。充電時,電感用作負載并存儲電能;放電時,可用作電源。放電過程中出現(xiàn)的電壓與電流變化速率相關,與原始充電電壓無關,因此可供應不同的輸入和輸出電平。
升壓調節(jié)器包括兩個開關、兩個電容和一個電感,如圖2所示。非交疊開關驅動機制確保任一時間只有一個開關導通,防止發(fā)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。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖2.降壓轉換器拓撲結構和工作波形