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电池数量和输出电压应严格避免两种组合的解决方案

来源:analog 发布时间:2023-07-19

摘要: 电池数量和输出电压应严格避免两种组合:3个电池转换为3.3V, 4个电池转换为5V。这些组合是麻烦的,因为没有一个普通的稳压器可以适应输入电压范围与期望输出电压重叠的情况。

电池数量和输出电压应严格避免两种组合:3个电池转换为3.3V, 4个电池转换为5V。这些组合是麻烦的,因为没有普通的稳压器(升压、降压或线性)可以适应输入电压范围与期望输出电压重叠的情况。

本设计说明提出了能够解决3单元困境的四种电路。设计说明110将讨论4节5V电路。LT1303和LT1372高效DC/DC转换器贯穿始终,对每种拓扑的效率进行了公平的比较。LT1303针对电池操作进行了优化,并包括实现其中一种拓扑所需的低电量检测器。LT1372 500kHz转换器用于高电流水平下的紧凑布局。

无需修改,基于LT1303的电路可以输出200mA,基于LT1372的电路可以输出300mA。所有电路都具有输出断开功能;在关机时,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单元源。这些功能在1.8V,虽然没有完全表征的效率,可以接受高达10V的输入。LT1372转换器的工作电压为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)拓扑结构。虽然不是一流的,效率是相当一致的在一个很宽的输入电压范围。SEPIC拓扑的特殊之处在于它使用了两个电感器。然而,这些都是在一个核心上缠绕在一起,并且消耗的空间并不比一个简单的类似额定值的2端电感器多。各种各样的库存2绕组,4端电感器可从Coiltronics和其他磁性供应商。


图1所示  3-Cell到3.3V SEPIC。


在图3中,使用双极降压/升压拓扑可以提高峰值效率。这个电路本质上是一个带线性后稳压器的升压变换器。对于V(IN) <V(OUT)时,LT1303将驱动双极发射极的输入提升到足以维持所需的输出电压——晶体管饱和。对于V(IN) >V(OUT), LT1303驱动发射极到刚好高于输入电压的值,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,晶体管充当线性后稳压器,级联升压变换器的输出,并像任何线性稳压器一样耗散功率。


图3  3芯3.3V双极降压/升压。

图4中使用MOSFET降压/升压转换器的电路可获得最高的峰值效率。对于V(IN) <V(OUT),电路作为升压转换器工作,由LT1303的低电池检测器/放大器驱动的MOSFET保持100% ON。输出电压由升压变换器产生和控制。


图4  3单元3.3V MOSFET降压/升压。

对于V(IN) >V(OUT),升压功能不能再控制输出电压,开始上升。交错反馈(R3, R4, R5)允许低电池检测器/放大器使用MOSFET作为线性通通元件进行控制。由于MOSFET不需要基础驱动,并且由于它具有如此低的ON电阻,因此效率峰值远远超过90%。此外,效率峰值出现在NiCd的标称端子电压3 × 1.25 = 3.75V附近,正是最需要效率的地方。

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