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便攜式產(chǎn)品一般都采用電池供電，而因為成本和體積方面的考慮，在設(shè)計上有減少使用電池數(shù)量及體積的趨勢，而電池數(shù)量如果減少了，就會導(dǎo)致電源電壓比設(shè)備所需要的工作電壓要低，這時就需要用到DC/DC升壓電路。另外，因為全球能源問題，各種各類的電池使用已備受關(guān)注了，其中包括太陽能電池。 一般單節(jié)太陽能電池最低電壓在0.4-0.7V之間，在這樣低的輸入電壓情況下，就會遇到以下三大問題： 1.開關(guān)器件的驅(qū)動問題 現(xiàn)在的DCDC升壓電路一般有兩種供電方式，一種是直接從輸入供電，一種是從輸出供電。 如果是從輸入供電則正常情況下驅(qū)動NMOS的高電平最多等于輸入電壓，當(dāng)輸入電壓很低時，需要選取開啟電壓也很低的NMOS，而如果是選擇輸出供電就可以在EXT驅(qū)動端獲得等于升壓后電壓的更高的驅(qū)動電壓，這樣不僅可以使NMOS更容易開啟，而且可獲得更低的Rdson來提高效率。當(dāng)然這些都是在IC啟動工作的前提下，但是當(dāng)電源電壓低于整個IC的啟動電壓時，后者由于會經(jīng)過一個二極管，甚至?xí)惹罢吒y以啟動，于是帶來一個問題，如何來啟動這顆IC？ 2.升壓電路的啟動問題 傳統(tǒng)DCDC的工作電壓一般都在1.0V以上，而如果輸入電壓降到0.6V以下，DCDC的內(nèi)部電路不能正常工作。 這時，我們就需考慮在原有的DCDC基礎(chǔ)上增加一個啟動電路。這個電路需要包括以下幾個主要部分：在低至0.3V仍然可以工作的振蕩器，充電泵倍壓電路，以及電壓檢測比較器。 基本工作狀況如下：首先0.3V接入，振蕩器工作，之后充電泵開始倍壓，當(dāng)?shù)玫剿枰腎C驅(qū)動電壓，則向IC的VDD供電，當(dāng)IC進入正常工作后，再由輸出供電來代替啟動電路的供電，此時啟動電路進入休眠。升壓電路正常工作后，人們會關(guān)心自己能得到的最高電壓是多少。 這就引出另一個問題，最大占空比能到多少？ 3.最大占空比的問題 對與超低輸入升壓電路來說，為了取得高的輸出電壓，必須要有大占空比的支持。 在連續(xù)電流模式下，占空比(Duty)的計算公式為Duty=1-Vin/Vout。按照這個公式來計算，如果是輸入0.5V時而輸出想要得到5V的升壓電路，最大占空比為90%，一般的升壓電路的占空比為80%～90%，這樣是不能完全滿足要求的。 理論上占空比越大，最大升壓能力越強(當(dāng)然占空比不能像降壓一樣到達100%)，但由于非理想因素：電感寄生電阻、驅(qū)動管內(nèi)阻、肖特基正向壓降等等，占空比大到一定的程度后，其升壓能力反而會變差。因此需要改善以上非理想因素，得出一個合適的足夠高的占空比，來滿足我們升壓的需求。 總之，解決了上述的三個問題就可以使太陽能單節(jié)供電這樣需要超低電壓輸入啟動的升壓電路的設(shè)計的問題迎刃而解。 |
