ADP1612是一款低成本、高效率的升壓轉換器，工作頻率為 1.3 MHz，非常適合需要體積小巧的消費電子電路。它有一個關斷引腳，可將靜態電流降至 2 μA 以下，并在低至 1.8 V 的輸入電壓下工作，非常適合電池供電的電子設備。但是，隨著電池電壓的下降，其峰值電流也會下降。如果電池需要在最后幾個小時輕輕地處理，這可能是一個好處，但也可能導致在電池輸入低的情況下驅動重負載時出現問題。自舉克服了這個問題，并以高效率提供高輸出電流，同時允許電池電壓降至低得多的水平。

從升壓轉換器獲得更長的電池壽命

圖 1 顯示了 ADP1612 的標準評估套件。添加了一個與電池輸入串聯的 200mΩ 電流檢測電阻，以測量輸入電流。在電路的電池輸入端添加了一個大電解電容器，以平滑電感器的電流峰值，從而可以通過檢測電阻器以高精度測量平均電池電流。電池電壓是用數字電壓表測量的，因此，可以通過將電池電壓乘以輸入電流來計算輸入功率。將阻性負載添加到輸出中，通過將輸出功率除以輸入功率來計算轉換器的效率。

圖 1：ADP1612 評估套件

探測開關節點可以告訴我們很多關于 DC-DC 轉換器如何工作的信息。當 FET 導通時，電感電流上升，導致開關節點電壓的底部與 FET 的導通電阻成比例上升。該電壓越低，FET 的導通電阻越低，因此對于給定電流，FET 中的損耗越低。圖 2 顯示了非自舉配置中的開關節點，電池電壓為 2V。開關節點電壓的底部顯示出大約 180 mV 的峰值。

圖 2：開關節點電壓，2V 輸入，非自舉

將電池電壓增加到 3 V 會得到圖 3 所示的開關節點波形。在這里，我們注意到由于電池電壓較高，占空比下降了，而且開關節點電壓的低部分明顯處于低電平，峰值約為 80 mV。但是，由于 3V 電池電壓的 FET 電流低于 2V 電池電壓的 FET 電流，因此很難看出導通電阻是否確實降低了。

圖 3：開關節點電壓，3V 輸入，非自舉

然后將圖 1 中的電路轉換為自舉配置。自舉涉及將ADP1612的 V IN引腳連接到輸出電壓。器件啟動后，它由較高的輸出電壓供電，因此對 FET 產生較高的驅動，而 ADP1612 不知道電池電壓電平。修改后的電路如圖 4 所示。

圖 4：從輸出電壓引導 V IN引腳

使能引腳可以連接到電池電壓 V BATT或輸出電壓。如果電池電壓低于約 1.7 V，則將其連接至電池電壓會觸發欠壓鎖定 (UVLO)，而將其連接至輸出電壓則允許 ADP1612 即使在電池電壓降至遠低于這個。

圖 5 顯示了非自舉配置和自舉配置的效率結果，電池電壓為 2 V，測得的輸出電壓為 4.95 V。

圖 5：非自舉和自舉 (b/s) 配置中 2V 輸入的 ADP1612 的效率

自舉配置的效率曲線由圖 5 中的實線表示，并且在輕負載時明顯較低。這主要是因為器件的靜態電流（約 4 mA）現在來自輸出電壓，并有效地乘以因數

我們還可以看到，由于較高的 FET 驅動，當在低電池電壓下運行時，自舉電路開始為重負載電流（約 260 mA 以上）提供效率改進。

圖 6 和圖 7 顯示了自舉模式下開關節點電壓的底部。需要注意的是，自舉只會影響控制器 IC 的電源電壓。它不影響電源路徑（電感器和輸出二極管）。因此，我們可以直接比較 2V 自舉和非自舉開關節點電壓（圖 6 和圖 2）以及 3V 自舉和非自舉開關節點電壓（圖 7 和圖 3） .

圖 6：開關節點電壓，2V 輸入，自舉

使用低電池電壓進行自舉具有明顯的優勢。使用 2V 電池電壓時，非自舉開關節點電壓峰值為 180mV，而自舉電路僅為 100mV，表明 FET 導通電阻較低，因此損耗較低。電池電壓為 3 V 的自舉電路似乎幾乎沒有改進（如果有的話），兩個開關節點波形的峰值約為 80 mV。

圖 7：開關節點電壓，3V 輸入，自舉

你能走多低？

另一個有用的實驗是查看在輸出電壓開始失去調節之前可以將電池電壓降到多低。圖 8 顯示了自舉模式和非自舉模式之間的比較。

在非自舉電路中，我們看到 UVLO 電路在電池電壓低于約 1.7 V 時激活，如藍色曲線所示。相比之下，圖 4 中的自舉電路將啟用和 V IN引腳都連接到輸出電壓 (5 V)，從而消除了 UVLO 并允許電路運行到低得多的電壓。但是，該電路無法從任何地方產生電力。ADP1612具有峰值電流限制；因此，負載電流越高，電池電壓就需要越高，才能為固定峰值開關電流提供負載電流。因此，隨著負載電流的增加，圖 8 的紅色曲線幾乎呈線性增加。

最小工作電壓由轉換器的最大占空比決定，約為 90%。從方程

5V 輸出和 90% 的最大占空比決定了 0.5V 的最小電池電壓，這與圖中顯示的結果一致。

圖 8：負載電流與最小輸入電壓

其他優點和缺點

自舉配置也會對電路的啟動電壓產生影響?，F在 ADP1612 的 V IN引腳由輸出供電，電池電壓需要比非自舉電路高 1 個肖特基二極管壓降。肖特基二極管上的電壓降隨電流變化，從大約 100 mV（電流為 50 μA 時）到更高電流時的 200 mV 以上。通過實驗發現，非自舉電路的啟動電壓約為1.75 V（等于UVLO閾值），而自舉電路的啟動電壓升至1.95 V左右。

結論：你準備好了嗎？開始工作

Nancy Sinatra 會感到自豪。* 自舉可以應用于任何在啟動時不會斷開電池電壓與輸出的升壓轉換器。使用具有極低靜態電流的器件可以減輕輕載效率較低的影響。較高的啟動電壓通常不是問題，因為電路通常不需要在電池沒電的情況下啟動。

如果電路的負載電流在其大部分操作中都很輕或電池電壓很高，那么自舉可能不會給您帶來任何好處。但是，如果負載很重并且電路需要在電池電量耗盡的最后幾分鐘內繼續運行，則值得考慮自舉。

圖 8 令人驚訝的是，非自舉電路可以提供比電池電壓高于 2.2 V 的自舉電路更高的負載電流。這是因為 ADP1612 在自舉模式下的靜態電流更高，因為它是從輸出電壓運行。此外，ADP1612 的效率低于 100%，因此在給定負載電流下進一步增加了電路所需的輸入電流。與非自舉模式相比，這導致自舉模式下所需的輸入電壓（約 150 mV）略高。如前所述，自舉的好處對于更高的電池電壓并不顯著，更高的柵極驅動帶來的優勢不足以抵消自舉電路中增加的靜態電流所帶來的增加的損耗。

　　審核編輯：湯梓紅