应用于太阳能电池供电的升压电路的讨论

2011-07-27 18:46:18来源: 互联网
   便携式产品一般都采用电池供电,而因为成本和体积方面的考虑,在设计上有减少使用电池数量及体积的趋势,而电池数量如果减少了,就会导致电源电压比设备所需要的工作电压要低,这时就需要用到DC/DC升压电路。另外,因为全球能源问题,各种各类的电池使用已备受关注了,其中包括太阳能电池

一般单节太阳能电池最低电压在0.4-0.7V之间,在这样低的输入电压情况下,就会遇到以下三大问题:

1.开关器件的驱动问题

现在的DCDC升压电路一般有两种供电方式,一种是直接从输入供电,一种是从输出供电。

如果是从输入供电则正常情况下驱动NMOS的高电平最多等于输入电压,当输入电压很低时,需要选取开启电压也很低的NMOS,而如果是选择输出供电就可以在EXT驱动端获得等于升压后电压的更高的驱动电压,这样不仅可以使NMOS更容易开启,而且可获得更低的Rdson来提高效率。当然这些都是在IC启动工作的前提下,但是当电源电压低于整个IC的启动电压时,后者由于会经过一个二极管,甚至会比前者更难以启动,于是带来一个问题,如何来启动这颗IC?

2.升压电路的启动问题

传统DCDC的工作电压一般都在1.0V以上,而如果输入电压降到0.6V以下,DCDC的内部电路不能正常工作。

这时,我们就需考虑在原有的DCDC基础上增加一个启动电路。这个电路需要包括以下几个主要部分:在低至0.3V仍然可以工作的振荡器,充电泵倍压电路,以及电压检测比较器

基本工作状况如下:首先0.3V接入,振荡器工作,之后充电泵开始倍压,当得到所需要的IC驱动电压,则向IC的VDD供电,当IC进入正常工作后,再由输出供电来代替启动电路的供电,此时启动电路进入休眠。升压电路正常工作后,人们会关心自己能得到的最高电压是多少。

这就引出另一个问题,最大占空比能到多少?

3.最大占空比的问题

对与超低输入升压电路来说,为了取得高的输出电压,必须要有大占空比的支持。

在连续电流模式下,占空比(Duty)的计算公式为Duty=1-Vin/Vout。按照这个公式来计算,如果是输入0.5V时而输出想要得到5V的升压电路,最大占空比为90%,一般的升压电路的占空比为80%~90%,这样是不能完全满足要求的。

理论上占空比越大,最大升压能力越强(当然占空比不能像降压一样到达100%),但由于非理想因素:电感寄生电阻、驱动管内阻、肖特基正向压降等等,占空比大到一定的程度后,其升压能力反而会变差。因此需要改善以上非理想因素,得出一个合适的足够高的占空比,来满足我们升压的需求。

总之,解决了上述的三个问题就可以使太阳能单节供电这样需要超低电压输入启动的升压电路的设计的问题迎刃而解。

关键字:电池  供电  讨论

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0727/article_7663.html
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