用于便携式系统的降压-升压转换器

　　第三种降压-升压控制方案通过消除降压和升压模式之间的过渡区而大大地改善了性能和效率。德州仪器公司的TPS63000降压升压转换器包含先进的控制拓扑，能消除传统的降压-升压问题。无论是什么工作条件，TPS63000在每个开关周期内只有两个开关工作。因此可以在整个电池放电曲线上减少功率损耗，并保持高的效率。与某些解决方案不同的是，TPS63000集成了所有的补偿电路，只需要三个外部元件，因此降低了方案的尺寸。

　　图3横向比较了四种锂离子电池到3.3V转换解决方案的电池放电曲线和运行时。这些解决方案分别是“级联的降压和升压”、单降压、LDO和TPS63000降压-升压转换器。

　　图3：锂离子电池到3.3V解决方案的运行时。

　　其配置采用了满充的18650锂离子电池，容量为1650mAHr。负载电流设置为500mA，系统关断的条件定义为在3.3V电压轨掉到初始设置点下的5%处。每种配置都使用相同的电池，从而消除因为电池容量差异导致的数据偏差。正如预期的那样，LDO的运行时间只有190分钟，降压-升压拓扑获得最长的运行时间，为203分钟，而级联的降压和升压”解决方案运行时间最短，只有175分钟。表1对实际系统中的几种关键要素作了比较。

　　其它考虑

　　图3的数据是根据恒定直流负载得到的。这是一种典型的平台测试，但是在实际的应用中并不典型。为最大化便携式应用的运行时，负载只是在需要时打开，在不需要时关断。显示器、处理器和功率放大器就是负载的一些实例，会对系统电池产生显著的瞬态变化。这些负载变化会因为电池的内部源阻抗、保护电路以及分布总线阻抗而导致在电池总线上产生压降。当在放电周期的末期发生负载的变化时，它们可以将电池电压拖到3.3V以下。在采用降压和LDO方案时，这会导致系统较早地关断。而降压-升压解决方案可继续工作在这些瞬态条件下，因此能延长系统的工作时间。

　　负载瞬变在实验室测试时表现得并不严重，但是在实际中会很糟糕。这是因为在150个充电/放电周期后，锂离子电池的内部阻抗将倍增。与25摄氏度的工作温度相比，0度的内部阻抗也会倍增。图4显示了当发生负载瞬变时锂离子电池的内部总线电压。降压转换器和降压-升压转换器有很稳定的250mA负载，而电池总线被加上了一个500mA的瞬态负载，此时降压转换器输出将下降到调节范围之外—这会导致系统关闭。TPS63000降压-升压转换器可以工作在这些瞬变条件下，输出电压不会改变。

　　图4：锂离子电池带脉动负载时的降压与降压-升压性能比较。

　　表1比较了前面讨论的四个锂离子到3.3V转换解决方案的关键要素。

　　表1：

　　结论

　　从锂离子电池产生3.3V的方案中设计工程师有很多选择。最佳的解决方案实际上取决于具体的系统要求。大多数系统会受益于降压-升压转换器的优点。工作时间最长、体积小以及相对较低的成本才是大多数便携式应用的最佳整体解决方案。

　　在选择一个降压-升压转换器时，需要注意不是所有的降压-升压转换器都是一样的。需要特别注意工作模式、在整个电池工作范围内的效率以及整体解决方案的尺寸。