【導讀】自zi舉ju這zhe項xiang技ji術shu適shi用yong於yu大da部bu分fen升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi
，可ke以yi在zai轉zhuan換huan器qi的de電dian壓ya降jiang低di時shi保bao持chi驅qu動dong重zhong負fu載zai。許xu多duo便bian攜xie式shi設she計ji要yao求qiu升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi將jiang低di電dian池chi電dian壓ya轉zhuan換huan為wei更geng高gao電dian壓ya
，但dan是shi

，隨sui著zhe電dian池chi電dian壓ya逐zhu漸jian衰shuai減jian，對dui升sheng壓ya轉zhuan換huan器qiFET的(de)驅(qu)動(dong)力(li)會(hui)降(jiang)低(di)，有(you)時(shi)候(hou)會(hui)降(jiang)低(di)傳(chuan)輸(shu)到(dao)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)。自(zi)舉(ju)技(ji)術(shu)克(ke)服(fu)了(le)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)，不(bu)但(dan)延(yan)長(chang)了(le)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)
，還(hai)增(zeng)強(qiang)了(le)在(zai)驅(qu)動(dong)重(zhong)負(fu)載(zai)時(shi)的(de)效(xiao)率(lv)。

這些升壓轉換器專為提高效用而設計

ADP1612 是一款低成本高效率升壓轉換器
，采用1.3 MHz，非常適合必須保持尺寸小巧的消費電子電路。其中內置關斷引腳，可以將靜態電流降低至低於2 μA

，並以低至1.8 V的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)運(yun)行(xing)
，因(yin)此(ci)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)。但(dan)是(shi)，隨(sui)著(zhe)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)，其(qi)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)也(ye)會(hui)下(xia)降(jiang)。如(ru)果(guo)在(zai)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)的(de)最(zui)後(hou)幾(ji)小(xiao)時(shi)內(nei)，需(xu)要(yao)平(ping) 緩(huan)處(chu)理(li)，這(zhe)是(shi)有(you)利(li)的(de)，但(dan)是(shi)，在(zai)以(yi)低(di)電(dian)池(chi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)驅(qu)動(dong)重(zhong)負(fu)載(zai)時(shi)
，這(zhe)會(hui)導(dao)致(zhi)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)。自(zi)舉(ju)技(ji)術(shu)克(ke)服(fu)了(le)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)，在(zai)提(ti)供(gong)高(gao)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)和(he)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)，允(yun)許(xu)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)降(jiang)低(di)至(zhi)更(geng)低(di)的(de)水(shui)平(ping)。

通過升壓轉換器延長電池壽命

圖1顯示了ADP1612的標準評估套件。其中增加了一個200 mΩdianliujiancedianzu，yudianchishuruchuanlian，yongyuceliangshurudianliu。zaidianchishurudianluzhongzengjialeyigedaxingdianjiedianrong
，yongyupinghuadianganqidedianliufengzhi
，yibiannenggougaoduzhunquediceliangjiancedianzushangdepingjundianchidianliu。dianchidianyayoushuzidianyabiaojinxingceliang，yinci，keyiyongdianchidianyachengyishurudianliulaijisuanshurugonglv。zaishuchuduanzengjiazuxingfuzai，yongshuchugonglvchuyishurugonglv，jisuandechuzhuanhuanqidexiaolv。

圖1. ADP1612的評估套件。

通過探測開關節點(SW)，可以深入了解DC-DC轉換器是如何工作的。在FET接通時
，電感電流升高
，導致開關節點的底部電壓升高，幅度與FET的導通電阻成正比。此電壓越低，FET的導通電阻越低。因此，在給定電流下，FET中的損耗也越低。圖2顯示了采用非自舉配置的開關節點，電池電壓為2 V。開關節點的底部電壓峰值約為180 mV。

圖2. 開關節點電壓
，2 V輸入
，非自舉。

將電池電壓增大到3 V，可以得出圖3所示的開關節點波形。我們注意到，隨著電池電壓升高，占空比走低，此外，開關節點下半部的電壓明顯更低，峰值為約80 mV。但是，由於3 V電池電壓的FET電流低於2 V電池電壓，所以很難看出導通電阻是否確實降低。

圖3. 開關節點電壓，3 V輸入
，非自舉。

之後，將圖1所示的電路轉換為自舉配置。自舉涉及到將ADP1612的VIN引腳連接至輸出電壓。該部分啟動後，由更高的輸出電壓供電，因此會產生更強的驅動力來驅動FET，但ADP1612並不知道電池的電壓水平。經過修改的電路如圖4所示。

圖4. 從輸出電壓自舉VIN引腳。

使能引腳可以連接至電池電壓VBATT，或連接至輸出電壓。如果電池電壓降至低於約1.7 V，將其連接至電池電壓會置位欠壓保護(UVLO)，但是，在將其連接至輸出電壓時
，即使電池電壓降到遠低於此電壓的水平，ADP1612也可以繼續進行開關。

圖5顯示在電池電壓為2 V，測量輸出電壓為4.95 V時，非自舉和自舉配置的效率結果。

圖5. 輸入電壓為2 V時，ADP1612在非自舉配置和自舉(b/s)配置下的效率。

在圖5中
，自舉配置的效率曲線用實線表示，在輕負載時明顯較低。這主要是因為，器件的靜態電流（約4 mA）現在來自於輸出電壓
，實際上乘以了因數

我們還可以看出，在電池電壓降低時，因為FET驅動力更高，所以自舉電路的重負載電流（高於約260 mA）的效率開始改善。

圖6和圖7顯示在自舉模式下，開關節點底部的電壓。需要注意的是，自舉電路隻影響控製器IC的電源電壓
，不會影響功率路徑（電感器和輸出二極管）。所以，現在我們可以直接比較2 V自舉和非自舉開關節點電壓（圖6和圖2），以及3 V自舉和非自舉開關節點電壓（圖7和圖3）。

圖6. 開關節點電壓，2 V輸入
，自舉。

圖7. 開關節點電壓，3 V輸入
，自舉。

在低電池電壓下，自舉電路具有明顯的優勢。在2 V電池電壓下，非自舉開關節點電壓的峰值為180 mV
，自舉電路的峰值僅為100 mV
，表示導通電阻FET更低，導致的損耗也更低。在3 V電池電壓下，自舉電路似乎改善甚微乃至無改善，兩個開關節點波形的峰值均為約80 mV。

最低可降至多低？

另一個有用實驗是
，在輸出電壓開始喪失穩壓性之前，查看電池電壓可降低至多低。圖8顯示自舉和非自舉模式之間的比較。

圖8. 負載電流與最小輸入電壓。

在非自舉電路中
，我們可以看到
，在電池電壓低於約1.7 V（如藍色曲線所示）時，UVLO電路激活。與之相反


，圖4中所示的自舉電路的使能和VIN引腳均連接至輸出電壓(5 V)，所以
，UVLO電路不會激活，允許電路以更低電壓運行。但是，該電路無法憑空產生功率。ADP1612提供峰值限流功能
；所以，負載電流越高，所需的電池電壓也越高
，才能達到固定峰值開關電流所需的負載電流。也因此

，圖8中的紅色曲線會在負載電流升高時，幾乎成線性增長。

最低工作電壓由轉換器的最大占空比（約為90%）決定。根據公式

5 V輸出電壓和90%最大占空比表示最小電池電壓為0.5 V
，這與圖表中所示的結果一致。

令人驚訝的是
，在圖8中，當電池電壓高於2.2 V時
，非自舉電路可以提供比自舉電路更高的負載電流。這是因為在由輸出電壓供電時，ADP1612在自舉模式下具有更高的靜態電流。此外，ADP1612的效率低於100%，這會進一步增大在給定的負載電流下電路所需的輸入電流。因此，在自舉模式下
，所需的輸入電壓（約150 mV）會hui稍shao高gao於yu在zai非fei自zi舉ju模mo式shi下xia所suo需xu的de電dian壓ya。如ru之zhi前qian所suo述shu，在zai更geng高gao的de電dian池chi電dian壓ya下xia，自zi舉ju電dian路lu的de優you勢shi並bing不bu明ming顯xian
，而er更geng高gao的de柵zha極ji驅qu動dong帶dai來lai的de優you勢shi並bing不bu足zu以yi抵di消xiao自zi舉ju電dian路lu的de靜jing態tai電dian流liu升sheng高gao導dao致zhi的de損sun耗hao增zeng加jia。

其他優點和缺點

自舉配置也會影響電路的啟動電壓。現在
，ADP1612的VIN引腳由輸出供電

，其電池電壓需要比非自舉電路高出一個肖特基二極管壓降。肖特基二極管中的壓降隨電流在約100 mV（電流約為50 μA）到高於200 mV（電流更高）之間變化。通過實驗發現，非自舉電路的啟動電壓為約1.75 V（等於UVLO閾值），自舉電路的啟動電壓則升高至約1.95 V。

結論：

升壓轉換器是否已就緒
？開始提高效用

自zi舉ju技ji術shu適shi用yong於yu在zai啟qi動dong時shi不bu會hui斷duan開kai電dian池chi電dian壓ya和he輸shu出chu之zhi間jian連lian接jie的de任ren何he升sheng壓ya轉zhuan換huan器qi。可ke以yi通tong過guo使shi用yong具ju有you非fei常chang低di的de靜jing態tai電dian流liu的de器qi件jian來lai消xiao除chu低di下xia的de輕qing載zai效xiao率lv帶dai來lai的de影ying響xiang。更geng高gao的de啟qi動dong電dian壓ya並bing不bu總zong是shi問wen題ti
，因yin為wei在zai電dian池chi耗hao盡jin的de情qing況kuang下xia並bing不bu常chang需xu要yao啟qi動dong電dian路lu。

如(ru)果(guo)在(zai)大(da)部(bu)分(fen)使(shi)用(yong)情(qing)況(kuang)下(xia)或(huo)高(gao)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)下(xia)，電(dian)路(lu)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)都(dou)相(xiang)當(dang)輕(qing)
，那(na)麼(me)使(shi)用(yong)自(zi)舉(ju)技(ji)術(shu)可(ke)能(neng)徒(tu)勞(lao)無(wu)益(yi)。但(dan)是(shi)

，如(ru)果(guo)是(shi)重(zhong)負(fu)載(zai)，且(qie)電(dian)路(lu)需(xu)要(yao)繼(ji)續(xu)運(yun)行(xing)

，直(zhi)至(zhi)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)耗(hao)盡(jin)那(na)一(yi)刻(ke)
，那(na)麼(me)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)使(shi)用(yong)自(zi)舉(ju)電(dian)路(lu)。

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