正确的转换器可让您使用一块电池运行便携式设备

如果您正在设计便携式设备，尤其是平均功耗相当低的设备，为什么不使用单个电池操作呢？我看到许多应用使用两个或三个原电池。这似乎是一个相当大的浪费，当人们使用现成的低成本开关稳压器芯片就可以了。

当然，这些多块电池会增加电压，但一个伟大的高效升压转换器可以做到这一点，并为您提供良好的稳压电源。这真的是一个甜蜜的应用理念，提供效率和小尺寸。

假设您需要一个3.3V电源，并且一如既往，您希望从电池中获取尽可能多的能量。您可以使用一个标准类型的主 AAA 或 AA 尺寸电池 - 不可充电。无论是碱性还是锂，它们的能量密度都比任何可充电电池高得多。

碱性电池的成本比锂低（1/3），但具有更高的内阻，因此在低放电率下工作得更好。此外，在大约210Wh / kg时，它们的能量密度约为1.5V锂原电池（Li-FeS2）的一半。碱性电池的输出电压在高负载下会因为高内部Z轴而下降。数码相机中用过的碱性物质（高峰值负载）将留下足够的能量来运行厨房时钟两年。锂锂-FeS2型电池（1.5V）的一个例子是劲量终极锂品牌。它们具有400WH / kg的能量密度和相对较低的阻抗。

两种类型的3.6V一次锂离子电池

另一种类型的锂电池是锂亚硫酰氯（LiSOCI2或莱特币）。这种类型通常不会在药店中找到，并且比Li-FeS2类型贵得多，但它提供高达500WH / kg的能量密度。它的标称电压为3.60V/节，是最坚固的锂金属电池之一。LiSOCI2电池提供比1.5V Li-FeS2型更高的能量密度。

我还必须提到 LiSOCI23.6V电池有两种版本：线轴和螺旋缠绕。线轴型具有较高的内部阻抗，但具有更高的能量密度和非常低的自放电率（< 1%/年）。这种低自放电率意味着线轴型可以在极低电流应用中运行长达 40 年。

使用3.6V锂离子电池已变得普遍。这种电池的主要缺点之一是必须使用升压/降压DC-DC转换器来制作标准的3.3V电源，因为电池电压范围在2.7V至4.2V之间。

有几种不同的拓扑可用于组合升压/降压转换器，最受欢迎的是单端初级电感转换器（SEPIC）。这是一种非隔离式电压转换器，具有异常的同相功能，但也可以反相。

另一个经常被忽视的选项是升压转换器，后接低压差（LDO）稳压器。由于降压功能使用线性稳压器，因此通常认为效率较差。然而，当用单节锂离子电池产生3.3V电压时，该电路的效率可以超过等效的SEPIC电路，并具有元件数量更少、成本更低、电路板空间更小的额外好处。

两个升压稳压器示例

Maxim的MAX17220-MAX17225是升压DC-DC转换器IC系列，具有三种功率电平（电路图见图1）。它们提供 225mA、0.5A 或 1A 峰值电感电流，并具有 0.40V 最小电压在.IC采用超低静态电流，并具有Maxim所谓的真关断断开输出与输入的连接，没有正向或反向电流。其输出电压可通过一个标准的 1% 电阻器进行选择，并且利用器件的内置电源开关，电路设计仅需 <> 个外部元件。

图1. MAX17220–MAX17225基本电路

这些IC在整个负载范围内提供非常小的整体解决方案尺寸和高效率（高达95%）（框图见图2）。其开关频率高达 2.5MHz，非常适合必须具有长电池寿命的电池供电应用。它们使用固定导通时间、限流、脉冲频率调制 （PFM） 控制方案。IC采用2mm x 2mm 6引脚μDFN或0.88mm x 1.4mm 6焊球WLP封装，便于PCB布局。某些版本具有启动后使能瞬态保护 （ETP），允许输出在输入电压低至 400mV 时保持稳压。最小启动电压为 0.88V。

图2.MAX17220–MAX17225框图

MAX1705和MAX1706为高效率、低噪声、升压型DC-DC转换器，具有辅助线性稳压器输出。正如我之前提到的，3.6V锂电池通常需要降压-升压拓扑来覆盖其生命周期电压范围，但这些转换器结合了升压和线性稳压器，线性输出也是一种非常低噪声的电源。它们使用 300kHz 同步整流器 PWM 升压拓扑，从电池输入（例如 2 至 5 节 NiCd/NiMH 电池或 5 节锂离子电池）产生 5.1V 至 3.1V 输出。它们在整个工作电压范围内提供稳定的输出。MAX1705具有1A n沟道MOSFET开关，MAX1706具有0.5A开关。最小 V在为 1.1V，具有 1μA 关断模式。

两款器件中的线性稳压器可提供高达 200mA 的电流。效率增强的跟踪模式可将升压型 DC-DC 转换器输出降至比线性稳压器输出高 300mV。这些器件的效率比类似的非同步转换器高 5%。它们具有脉冲频率调制待机模式和 1μA 关断模式，以提高轻负载条件下的效率。两款器件均采用 16 引脚 QSOP 封装，具有两个用于推开/推断控制的关断控制输入，以及一个用作电压监视器的非专用比较器。它们采用 16 引脚 QSOP 封装，占用的空间与 8 引脚 SO 相同，温度范围为标准或工业温度范围。MAX1705评估板可用于考虑各种不同电池供电设计的IC。

审核编辑：郭婷