《電子技術(shù)應(yīng)用》
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應(yīng)用于太陽能電池供電的升壓電路的討論

2008-08-05
作者:卓芯微電子產(chǎn)品部

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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" title="輸入電壓">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" title="升壓電路">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" title="啟動電路">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" title="最大">最大占空比" title="占空比">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,。

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??? 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,。

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