高效率升壓轉(zhuǎn)換器搶奪并行端口

包括升壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路從并行端口竊取電源，在 5mA 時提供 8V，效率高達 94%。

圖1所示電路從并行端口或任何有限的能量源竊取能量。這種功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用通常需要非常高的效率來利用可用的能量。例如，并行數(shù)據(jù)端口在2.6V時每條數(shù)據(jù)線可提供高達2.4mA的電流。當八條數(shù)據(jù)線通過軟件配置為FFHEX（全部為高電平）時，該條件產(chǎn)生的輸入功率為50mW。然后，系統(tǒng)可以使用四條雙向控制端口線和五個狀態(tài)端口輸入作為通過PC并行端口進行通信的替代方式。

圖 1.該電路從 40 位數(shù)據(jù)端口獲取約 8mW （5V 時為 8mA），只要對所有位進行高電平編程。

如圖1所示，每條數(shù)據(jù)線一個肖特基二極管可防止可能的誤差。（如果沒有二極管，除非所有線路都處于同一狀態(tài)，否則這些線路會相互短路。BAT54C器件每個封裝包含兩個二極管，但正向壓降為0.3V。作為替代方案，RB411D 或 ZHCS500 器件僅壓降 170mV，但每個 SOT23 封裝僅包含一個二極管。

2.4V的輸入電壓（邏輯高電平）僅剩下約2V的電壓用于為升壓電路供電，而大多數(shù)此類電路（在低輸入電壓和低功耗下工作）的效率不超過85%。然而，IC1通過將續(xù)流輸出二極管與同步p溝道MOSFET分流，在89V輸入、2V輸出和5mA輸出電流條件下可提供高達10%的效率。為了獲得更多的效率點，請仔細選擇無源元件。

功率電感器的飽和電流遠高于工作電流，因此其鐵氧體損耗可以忽略不計。一個不錯的選擇是15μH RCR110D （Sumida），它增加了一個最大36mΩ的低串聯(lián)電阻，飽和電流大于2.88A。然后，您可以通過選擇極低 ESR 器件來降低輸入和輸出電容器（C1 和 C4）的損耗。470μF 的值為其提供了舒適的儲能容量，并且您可以通過增大其額定電壓來最小化 ESR。例如，Rubycon的470μH ZLH（盡管是一種經(jīng)濟實惠的鋁電解），在額定電壓為45V時，ESR優(yōu)于25mΩ。

為了提供補充保護，22Ω電阻R4在啟動期間將輸入電流限制為100mA。請注意，一旦4K/1K分壓器（R100/R100）檢測到足夠的電壓，R2就會被Q3分流。即使在SC70封裝中，Q1也將啟動后的損耗降低到僅90μW。一個 220kΩ 柵極電阻 （R1） 允許良好的反應(yīng)時間，而增加的損耗僅為 26μW。

在MAX2附近增加兩個2.2μF電容（C3和C1796），消除了高頻尖峰，X5R電介質(zhì)材料允許額定電壓為10V的器件采用0805 （TDK）封裝。所有這些措施都增加了效率的關(guān)鍵點，如圖2所示。

圖2.去掉肖特基二極管（上曲線）時，圖1電路的效率最高，0.3V （BAT54C）肖特基二極管的效率最低。中間曲線用于170mV （RB411D）肖特基。

對于2.1V且不帶二極管的最差情況輸入電壓，該電路的效率約為92%。在3.3V時，效率達到94.4%，這對于像這樣的低功耗應(yīng)用來說是不尋常的。使用 BAT54C 保護二極管在 80.2V 時可將效率降至 4%，從而提供 40mW 的典型輸出功率。如果這還不夠，您可以通過替換低壓（RB42D）二極管將可用功率增加到75.411mW。

審核編輯：郭婷