自举技术增强了电池在驱动重负载时的效率

大家好，小科来为大家解答以上问题。自举技术增强了电池在驱动重负载时的效率这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

解答：

1、 自举技术适用于大多数boost变换器，当变换器电压降低时，可以保持驱动重负载。很多便携式设计都需要升压转换器将低电池电压转换成较高的电压，但随着电池电压的逐渐衰减，升压转换器FET的驱动力会降低，有时传输到输出端的电流也会降低。自举技术克服了这一问题，不仅延长了电池的使用寿命，还提高了驱动重负载的效率。

2、 这些升压转换器旨在提高效用。

3、 ADP1612是一款低成本、高效率的1.3MHz升压转换器，非常适合必须保持小尺寸的消费电子电路。内置的shutdown引脚可以将静态电流降至2A以下，并且可以在低至1.8V的输入电压下工作，因此非常适合电池供电的电子设备。但是，随着电池电压的降低，其峰值电流也会降低。如果在使用的最后几个小时需要对电池进行调平，这是有利的，但在以低电池输入电压驱动重负载时会产生问题。自举技术克服了这个问题，提供高输出电流和高效率，同时允许电池电压降低到较低水平。

4、 通过升压转换器延长电池寿命

5、 图1显示了ADP1612的标准评估套件。一个200m电流检测电阻与电池输入串联，用于测量输入电流。在电池输入电路中增加一个大的电解电容，以平滑电感的峰值电流，从而可以高精度地测量检测电阻上的平均电池电流。电池电压由数字电压表测量，因此输入功率可以通过电池电压乘以输入电流来计算。在输出端增加一个阻性负载，用输出功率除以输入功率，计算转换器的效率。

6、 通过检测开关节点(SW)，我们可以深入了解DC-DC转换器是如何工作的。当FET导通时，电感电流上升，导致开关节点底部的电压上升，幅度与FET的导通电阻成正比。该电压越低，FET的导通电阻越低。因此，在给定电流下，FET中的损耗也较低。图2显示了采用非自举配置的开关节点，电池电压为2V.开关底部的峰值电压约为180mV。

7、 通过将电池电压提高到3V，可以获得图3所示的开关节点波形。我们注意到，占空比随着电池电压的增加而降低。此外，开关节点下半部分的电压明显较低，峰值约为80mV。然而，由于3V电池电压的FET电流低于2V电池电压的FET电流，因此很难看出导通电阻是否实际降低。

8、 此后，图1所示的电路被转换成自举配置。自举包括将ADP1612的VIN引脚连接到输出电压。这部分启动后，由更高的输出电压供电，因此会产生更强的驱动力来驱动FET，但ADP1612并不知道电池的电压电平。修改后的电路如图4所示。

9、 使能引脚可以连接到电池电压VBATT或输出电压。如果电池电压降至约1.7V以下，将其连接至电池电压将设置欠压保护(UVLO)。然而，当连接到输出电压时，ADP1612可以继续开关，即使电池电压降至远低于此电压的水平。

10、 图5显示了当电池电压为2V且测得的输出电压为4.95V时，非自举和自举配置的效率结果。

11、 在图5中，自举配置的效率曲线由实线示出，其在轻负载下明显较低。这主要是因为器件的静态电流(约4mA)现在来自输出电压，实际上是乘以一个系数。

12、 我们还可以看到，当电池电压降低时，由于FET驱动力更高，自举电路的重负载电流(高于约260mA)的效率开始提高。

13、 图6和图7显示了自举模式下开关节点底部的电压。注意自举电路只影响控制器IC的电源电压，不影响电源路径(电感和输出二极管)。因此，现在我们可以直接比较2V自举和非自举开关节点电压(F

14、 在电池电压较低时，自举电路具有明显的优势。在2V电池电压下，非自举开关节点电压的峰值为180mV，自举电路的峰值只有100mV，这意味着导通电阻FET更低，导致损耗更低。在3V电池电压下，自举电路似乎很少或没有改善，两个开关节点的波形峰值约为80mV。

15、 能低到什么程度？

16、 另一个有用的实验是检查在输出电压开始失去其电压稳定性之前，电池电压可以低到什么程度。图8显示了自举模式和非自举模式之间的比较。

17、 在非自举电路中，我们可以看到，当电池电压低于约1.7V时(如蓝色曲线所示)，UVLO电路被激活。相反，图4所示自举电路的enable和VIN引脚都连接到输出电压(5V)，因此UVLO电路将不会被激活，允许电路在较低电压下运行。但是，这个电路不能凭空产生电力。ADP1612提供峰值电流限制功能；因此，负载电流越高，所需的电池电压越高，从而达到固定峰值开关电流所需的负载电流。因此，当负载电流增加时，图8中的红色曲线将几乎线性增加。

18、 最小工作电压由转换器的最大占空比决定(约90%)。根据该公式

19、 v输出电压和90%最大占空比意味着最小电池电压为0。

20、 令人惊讶的是，在图8中，当电池电压高于2.2V时，非自举电路可以提供比自举电路更高的负载电流。这是因为在由输出电压供电时，ADP1612在自举模式下具有更高的静态电流。此外，ADP1612的效率低于100%，这会进一步增大在给定的负载电流下电路所需的输入电流。因此，在自举模式下，所需的输入电压（约150mV）会稍高于在非自举模式下所需的电压。如之前所述，在更高的电池电压下，自举电路的优势并不明显，而更高的栅极驱动带来的优势并不足以抵消自举电路的静态电流升高导致的损耗增加。

21、 其他优点和缺点

22、 自举配置也会影响电路的启动电压。现在，ADP1612的VIN引脚由输出供电，其电池电压需要比非自举电路高出一个肖特基二极管压降。肖特基二极管中的压降随电流在约100mV（电流约为50μA）到高于200mV（电流更高）之间变化。通过实验发现，非自举电路的启动电压为约1.75V（等于UVLO阈值），自举电路的启动电压则升高至约1.95V。

23、 结论：升压转换器是否已就绪？开始提高效用

24、 自举技术适用于在启动时不会断开电池电压和输出之间连接的任何升压转换器，可以通过使用具有非常低的静态电流的器件来消除低下的轻载效率带来的影响。更高的启动电压并不总是问题，因为在电池耗尽的情况下并不常需要启动电路。

25、 如果在大部分使用情况下或高电池电压下，电路的负载电流都相当轻，那么使用自举技术可能徒劳无益。但是，如果是重负载，且电路需要继续运行，直至电池电量耗尽那一刻，那么可以考虑使用自举电路。 审核

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

标签：

免责声明：本文为转载，非本网原创内容，不代表本网观点。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。