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(wèn)題，各種各類(lèi)的電池使用已備受關(guān)注了。當中包括太陽(yáng)能電池及燃料電池。

　　而這樣就會(huì )影響到電源電壓比設備所需的工作電壓為低。這時(shí)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(huì )面臨以下的難題：開(kāi)關(guān)器件的驅動(dòng)問(wèn)題，升壓電路的啟動(dòng)問(wèn)題，最大占空比MaxDuty的問(wèn)題。

　　在這三個(gè)主要問(wèn)題上，究竟有沒(méi)有好的解決方法呢？答案是肯定的。以下，我們會(huì )一一探討。

　　開(kāi)關(guān)器件的驅動(dòng)問(wèn)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(kāi)關(guān)DC/DC的驅動(dòng)電壓取自輸入電源的話(huà)。當電源電壓低于DC/DC驅動(dòng)電壓的時(shí)候，DC/DC便無(wú)法啟動(dòng)。

圖1 驅動(dòng)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(dòng)電壓取自輸出電壓

　　同樣，當電源電壓低于DC/DC驅動(dòng)電壓，DC/DC根本無(wú)法啟動(dòng)及進(jìn)行任何升壓動(dòng)作。但是，若DC/DC一旦被啟動(dòng)，整個(gè)電路便可持續動(dòng)作了。

　　升壓電路的啟動(dòng)問(wèn)題

　　在這時(shí)候，又帶出了另外一個(gè)問(wèn)題，就是在這樣低輸入電壓的情況下如何啟動(dòng)這一顆DC/DC呢？

　　這時(shí)，我們就需考慮增加一個(gè)啟動(dòng)電路，如圖3所示。

圖3 增加啟動(dòng)IC的升壓電路的啟動(dòng)

　　精工電子有限公司（SII）推出的S-882Z系列充電泵產(chǎn)品就能使這個(gè)問(wèn)題迎刃而解。

　　S-882Z系列按放電開(kāi)始電壓大小有4個(gè)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(lái)區分。例如，S-882Z20是放電開(kāi)始電壓為2.0V的充電泵。

　　該系列主要特點(diǎn)：

　　● 輸入電壓VIN范圍：

　　在Ta=-30～+60℃時(shí)為0.3～3.0V，

　　在Ta=-40～+85℃時(shí)為0.35～3.0V；

　　● 工作時(shí)的消耗電流在VIN=0.3V時(shí)為0.5mA（最大值）；

　　● 有關(guān)閉控制，在關(guān)閉狀態(tài)或稱(chēng)休眠狀態(tài)時(shí)耗電小于0.6μA（VIN=0.3V）；

　　● 關(guān)閉控制電壓為放電開(kāi)始電壓加0.1V（≤3.0V）；

　　● 內部振蕩器頻率350kHz；

　　● 外部?jì)H接一個(gè)啟動(dòng)電容（CCPOUT）；

　　● 小尺寸SOT-23-5封裝；

　　● 無(wú)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(lái)具體看看S-882Z的工作原理（見(jiàn)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(shí)，振蕩電路就可以開(kāi)始工作，并從振蕩電路輸出CLK信號。

　　2 通過(guò)此CLK信號來(lái)驅動(dòng)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(huì )緩慢地充電到與CPOUT端子相連接的啟動(dòng)用電容器（CCPOUT）中，因此，CPOUT端子的電壓會(huì )緩慢地上升。

　　4 當CPOUT端子電壓（VCPOUT）達到放電開(kāi)始電壓（VCPOUT1）以上時(shí)，轉換器（COMP1）的輸出信號就會(huì )從高電位轉變?yōu)榈碗娢�。因此，處�?ldquo;關(guān)”的狀態(tài)的放電控制開(kāi)關(guān)（M1）會(huì )轉變?yōu)?ldquo;開(kāi)”的狀態(tài)。

　　5 M1變?yōu)?ldquo;開(kāi)”的狀態(tài)之后，CCPOUT處所充電的升壓電力會(huì )從OUT端子處開(kāi)始放電。

　　6 由于放電，當VCPOUT降低到放電停止電壓（VCPOUT2）時(shí)，M1就會(huì )轉變?yōu)?ldquo;關(guān)”的狀態(tài)而停止放電。

　　7 當VM端子電壓（VVM）達到開(kāi)/關(guān)控制電壓（VOFF）以上時(shí)，轉換器（COMP2）的輸出信號（EN-）就會(huì )從低電位轉變?yōu)楦唠娢�。因此，振蕩電路�?huì )停止工作，并轉變?yōu)樾菝郀顟B(tài)。

　　8 當VVM不能達到VOFF以上時(shí)，會(huì )利用來(lái)自充電泵電路的升壓電力來(lái)對CCPOUT進(jìn)行再充電，并返回到（3）的工作。

　　S-882Z系列主要應用于太陽(yáng)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(wèn)題

　　對與超低輸入升壓電路來(lái)說(shuō)，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(gè)公式來(lái)計算，如果是輸入0.5V時(shí)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(mǎn)足要求的。

　　對于這個(gè)問(wèn)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(diǎn)：輸入電壓為1.8～6.0V；基準電壓為1.0～±1.5V；工作電流為0.5mA（max）；振蕩頻率為47～200kHz，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(dòng)，外部相位補償設定；動(dòng)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(gè)超低電壓電源管理系統需要啟動(dòng)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(gè)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(xiàn)。

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(xiàn)

　　從圖8中可以看出，在這10倍升壓的情況下，而又需要達到200mA的輸出電流，該電路的輸出效率仍可達到80%以上，這已經(jīng)是一個(gè)具突破性的方案了。