超低輸入電壓升壓電路解決方案 便攜式產品一般都采用電池供電，而因為成本和體積方面的考慮，在設計上有減少使用電池數量及體積的趨勢。另外，亦因全球能源問題，各種各類的電池使用已備受關注了。當中包括太陽能電池及燃料電池。而這樣就會影響到電源電壓比設備所需的工作電壓為低。這時候，就必須要追加升壓電路了。一般使用的是DC/DC升壓轉換器。而在這超低輸入電壓的情況下，設計工程師就會面臨以下的難題。1 開關器件的驅動問題。2 升壓電路的啟動問題。3 最大占空比MaxDuty的問題。在這三個主要問題上，究竟有沒有好的解決方法呢？答案是肯定的。以下，我們會一一探討。開關器件的驅動問題傳統DC/DC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，DC/DC的內部電路不能正常工作。以圖1為例，若開關DC/DC的驅動電壓取自輸入電源的話。當電源電壓低于DC/DC驅動電壓的時候，DC/DC便無法啟動。圖1 驅動電壓取自輸入電源那么，若如圖2所示，在輸出端取電又如何呢？圖2 驅動電壓取自輸出電壓同樣，當電源電壓低于DC/DC驅動電壓，DC/DC根本無法啟動及進行任何升壓動作。但是，若DC/DC一旦被啟動，整個電路便可持續動作了。升壓電路的啟動問題在這時候，又帶出了另外一個問題，就是在這樣低輸入電壓的情況下如何啟動這一顆DC/DC呢？這時，我們就需考慮增加一個啟動電路，如圖3所示。圖3 增加啟動IC的升壓電路的啟動精工電子有限公司（SII）推出的S-882Z系列充電泵產品就能使這個問題迎刃而解。S-882Z系列按放電開始電壓大小有4個品種：分別為1.8V、2.0V、2.2V及2.4V，在型號后綴中用18、20、22及24來區分。例如，S-882Z20是放電開始電壓為2.0V的充電泵。該系列主要特點：輸入電壓VIN范圍：在Ta=-30+60時為0.33.0V，在Ta=-40+85時為0.353.0V；工作時的消耗電流在VIN=0.3V時為0.5mA（最大值）； 有關閉控制，在關閉狀態或稱休眠狀態時耗電小于0.6A（VIN=0.3V）； 關閉控制電壓為放電開始電壓加0.1V（3.0V）； 內部振蕩器頻率350kHz； 外部僅接一個啟動電容（CCPOUT）； 小尺寸SOT-23-5封裝； 無鉛。S-882Z的內部結構如圖4所示。圖4 S-882Z內部結構框圖下面，我們就來具體看看S-882Z的工作原理（見圖5）。圖5 S-882Z的工作原理1 對S-882Z系列的VIN端子輸入0.3V以上的電壓時，振蕩電路就可以開始工作，并從振蕩電路輸出CLK信號。2 通過此CLK信號來驅動充電泵電路，并在充電泵電路中將VIN端子的電壓轉換為升壓電壓。3 從充電泵電路輸出的升壓電壓，會緩慢地充電到與CPOUT端子相連接的啟動用電容器(CCPOUT)中，因此，CPOUT端子的電壓會緩慢地上升。4 當CPOUT端子電壓(VCPOUT)達到放電開始電壓(VCPOUT1)以上時，轉換器(COMP1)的輸出信號就會從高電位轉變為低電位。因此，處于“關”的狀態的放電控制開關(M1)會轉變為“開”的狀態。5 M1變為“開”的狀態之后，CCPOUT處所充電的升壓電力會從OUT端子處開始放電。6 由于放電，當VCPOUT降低到放電停止電壓(VCPOUT2)時，M1就會轉變為“關”的狀態而停止放電。7 當VM端子電壓(VVM)達到開/關控制電壓(VOFF)以上時，轉換器(COMP2)的輸出信號(EN-)就會從低電位轉變為高電位。因此，振蕩電路會停止工作，并轉變為休眠狀態。8 當VVM不能達到VOFF以上時，會利用來自充電泵電路的升壓電力來對CCPOUT進行再充電，并返回到(3)的工作。S-882Z系列主要應用于太陽能電池、燃料電池等低壓電源的升壓；RF標簽內部的電壓升壓（如用于高速公路收費系統）；為間斷工作系統提供電源。最大占空比MaxDuty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。占空比（Duty）的計算公式是：Duty=Ton/(Ton+Toff)。在連續電流模式下，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。對于這個問題，我們可以考慮采用SII的高倍率升壓DC/DC S-8337B，其最大占空比就能達到94%。S-8337B的主要特點：輸入電壓為1.86.0V；基準電壓為1.01.5V；工作電流為0.5mA（max）；振蕩頻率為47200kHz，能在外部設定；最大占空比為75%94%，也可以外部設定；UVLO，軟啟動，外部相位補償設定；動作溫度范圍為-40 +85；采用TSSOP8封裝。S-8337B的結構框圖如圖6所示。圖6 S-8337B結構框圖完整的解決方案一個超低電壓電源管理系統需要啟動電路和升壓電路的完美配合，用S-882Z系列配合S-8337B系列就能達到這個目標。圖7為利用SII的S-882Z24和S-8337BAJA構成的超低輸入電壓升壓電路，圖8為該電路在0.5V輸入情況下的效率曲線。圖7 S-882Z24+S-8337BAJA構成的超低輸入電壓升壓電路圖8 0.5V下的電路效率曲線從圖8中可以看出，在這10倍升壓的情況下，而又需要