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3.3V锂离子电池降压/升压电源需要一个电感

来源:analog 发布时间:2023-09-12

摘要: 升压加LDO (MAX1701)的组合为降压升压应用中的SEPIC和反激电路提供了更简单的高性能替代方案。

升压+ LDO组合(MAX1701)提供了一种更简单的高性能替代单端初级电感转换器(SEPIC)和buck-boost应用中的反激电路

由于锂离子电池和3.3V电源最近变得如此流行,便携式设备设计师经常必须设计一个由单个Li+电池供电的3.3V电源。锂离子电池在放电周期内的输出范围在3.3V以上和3.3V以下,这使设计变得复杂。

这种情况需要一种叫做“降压/升压转换器”的特殊电路,它既能进行升压转换,也能进行降压转换。多年来,便携式设备工程师在从四个镍镉电池的输出中获得5V电压方面也遇到了类似的问题,所以降压/升压的要求并不是什么新鲜事。

反激变换器的使用是诱人的,但是变压器的尺寸和费用以及这种变换器类型产生的额外噪声促使人们寻找替代方案。例如,单端初级电感转换器(SEPIC)更安静,但降压/升压电路的效率有限(通常最多85%),并且需要一个变压器或两个电感(与大多数DC-DC转换器所需的单个电感相比)。

第三种选择很容易被忽视,因为它使用线性调节器,并且当锂离子电池充满电(约4.2V)时效率受到冲击。然而,这种方法(图1)提供了比其他两个降压/升压电路更长的电池寿命。在锂离子电池放电周期的大部分时间内,电池电压在该转换器表现出优异效率的范围内。


图1所示 该降压/升压电路假设3.3V以上输入的降压(线性稳压器)模式和3.3V以下输入的升压(开关稳压器)模式。

图1中电路的操作很简单。当输入电压高于3.3V时,IC停止开关,由Q(1)、R(1)、R(2)、R(3)组成的线性稳压器和IC内部的运放将输入电压降压至3.3V。当输入低于3.3V时,IC作为升压开关稳压器将输出升压至3.3V。在这种情况下,MOSFET完全打开,提供从漏极到源极的虚拟短路。

正如预期的那样,电池电压在4.2V峰值时,效率是最低的(图2)。然而,对于3.6V输入和小于500mA的输出电流,效率高于89%。这种行为是重要的,因为锂离子电池的输出在其大部分放电循环中接近3.6V。对于3.3V到3.6V的输入,效率甚至更好。当IC作为升压开关转换器工作时,效率也很好,它适用于低于3.3V的电池电压。


图2 图1中电路的效率随输入电压和负载电流的变化而变化,但当输入电压最大(4.2V)时,它假设一个恒定的最小值。



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