如何成功應(yīng)用DC-DC升壓/降壓穩(wěn)壓器

當(dāng) VIN 大于 VOUT 時(shí)，開(kāi)關(guān) C 斷開(kāi)，開(kāi)關(guān) D 閉合。開(kāi)關(guān)A和B的工作方式與標(biāo)準(zhǔn)降壓穩(wěn)壓器相同，如圖3所示。

圖3.降壓模式，當(dāng) V在> V外.

當(dāng) VIN 小于 VOUT 時(shí)，開(kāi)關(guān) B 斷開(kāi)，開(kāi)關(guān) A 閉合。開(kāi)關(guān)C和D的工作方式與升壓穩(wěn)壓器相同，如圖4所示。最困難的工作模式是當(dāng)VIN在VOUT±10%范圍內(nèi)時(shí)，穩(wěn)壓器進(jìn)入降壓-升壓模式。在降壓-升壓模式下，兩個(gè)操作（降壓和升壓）在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)進(jìn)行。必須注意減少損耗，優(yōu)化效率，并消除由于模式切換引起的不穩(wěn)定性。目的是在電感器中以最小的電流紋波保持電壓調(diào)節(jié)，以保證良好的瞬態(tài)性能。

圖4.升壓模式，當(dāng) V在< V外。

在高負(fù)載電流下，降壓-升壓采用電壓或電流模式、固定頻率脈寬調(diào)制 （PWM） 控制，以實(shí)現(xiàn)最佳穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。為了確保便攜式應(yīng)用中最長(zhǎng)的電池壽命，省電模式可降低輕負(fù)載條件下的開(kāi)關(guān)頻率。對(duì)于無(wú)線(xiàn)和其他低噪聲應(yīng)用，其中變頻省電模式可能會(huì)造成干擾，因此增加了一個(gè)邏輯控制輸入，以強(qiáng)制在所有負(fù)載條件下進(jìn)行固定頻率PWM操作。

降壓/升壓穩(wěn)壓器可提高系統(tǒng)效率

目前使用的大量便攜式系統(tǒng)由單節(jié)可充電鋰離子電池供電。如上所述，電池將從充滿(mǎn)電的 4.2 V 開(kāi)始，然后緩慢放電至 3.0 V。當(dāng)電池輸出降至 3.0 V 以下時(shí)，系統(tǒng)將關(guān)閉，以保護(hù)電池免受極端放電造成的損壞。當(dāng)?shù)蛪翰罘€(wěn)壓器產(chǎn)生 3.3V 電源軌時(shí)，系統(tǒng)將在

VIN MIN = VOUT + VDROPOUT = 3.3 V + 0.2 V = 3.5 V

僅使用電池存儲(chǔ)能量的 70%。但是，使用降壓/升壓穩(wěn)壓器（如ADP2503或ADP2504）可使系統(tǒng)在最低實(shí)際電池電壓下繼續(xù)工作。ADP2503和ADP2504均為高效率、低靜態(tài)電流600 mA和1000 mA升壓/降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓大于、小于或等于調(diào)節(jié)輸出電壓。電源開(kāi)關(guān)是內(nèi)置的，最大限度地減少了外部元件的數(shù)量和印刷電路板 （PCB） 面積。這種方法允許系統(tǒng)一直工作到3.0 V，使用電池的大部分存儲(chǔ)能量，在需要電池充電之前增加系統(tǒng)的工作時(shí)間。

為了節(jié)省便攜式系統(tǒng)的能源，各種子系統(tǒng)（如微處理器、顯示器背光和功率放大器）在不使用時(shí)經(jīng)常在全開(kāi)和睡眠模式之間切換，這可能會(huì)在電池電源線(xiàn)上引起較大的電壓瞬變。這些瞬變可能導(dǎo)致電池輸出電壓短暫降至3.0 V以下，并觸發(fā)電池低電平警告，導(dǎo)致系統(tǒng)在電池完全放電之前關(guān)閉。降壓/升壓解決方案可承受低至2.3 V的電壓擺幅，有助于維持系統(tǒng)的潛在工作時(shí)間。

降壓/升壓穩(wěn)壓器主要規(guī)格和定義

輸出電壓范圍選項(xiàng)：降壓/升壓穩(wěn)壓器提供指定的固定輸出電壓，或允許通過(guò)外部電阻分壓器設(shè)置輸出電壓的選項(xiàng)。

接地或靜態(tài)電流：直流偏置電流不適用于負(fù)載（我q).智商越低，效率越高，但是我q可在多種條件下指定，包括關(guān)斷、零負(fù)載、脈沖頻率模式 （PFM） 或脈寬模式 （PWM） 操作，因此在確定適合應(yīng)用的最佳升壓穩(wěn)壓器時(shí)，最好考慮特定工作電壓和負(fù)載電流下的工作效率。

關(guān)斷電流：使能引腳設(shè)置為關(guān)斷時(shí)消耗的輸入電流。低我q對(duì)于電池供電設(shè)備處于睡眠模式時(shí)的長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間非常重要。在邏輯控制關(guān)斷期間，輸入與輸出斷開(kāi)，從輸入源消耗的電流小于1 μA。

軟啟動(dòng)：重要的是具有軟啟動(dòng)功能，該功能以受控方式斜坡輸出電壓，以防止啟動(dòng)時(shí)輸出電壓過(guò)沖。

開(kāi)關(guān)頻率：低功耗降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的工作頻率通常在500 kHz至3 MHz之間。 較高的開(kāi)關(guān)頻率允許使用更小的電感器并減少所需的PCB面積，但開(kāi)關(guān)頻率每增加一倍，效率就會(huì)降低約2%。

熱關(guān)斷：如果結(jié)溫上升到指定限值以上，熱關(guān)斷電路將關(guān)閉穩(wěn)壓器。持續(xù)的高結(jié)溫可能是高電流操作、電路板冷卻不良和/或高環(huán)境溫度的結(jié)果。保護(hù)電路包括遲滯，因此，在熱關(guān)斷后，器件不會(huì)恢復(fù)正常工作，直到片內(nèi)溫度降至預(yù)設(shè)限值以下。

結(jié)論

低功耗降壓-升壓穩(wěn)壓器具有久經(jīng)考驗(yàn)的性能和深入的支持，讓您無(wú)需擔(dān)心使用開(kāi)關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。