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便携式电子器材（如智能手机、GPS导航体系和平板电脑）的电 源可以来自低压太阳能电池板、电池或AC-DC电源。电池供电系 统一般将电池串联叠置以完成更高的电压，但此技能因为空间不 足未必总是可行。开关转化器运用电感磁场来替换存储电能，并 以不同电压开释至负载。因为损耗很低，所所以个不错的高效选 择。衔接至转化器输出端的电容可下降输出电压纹波。本文所评论的升压, 转化器供给较高电压；而前一篇文章1所评论的降压转化器供给较低输出电压。内置FET作为开关的开关转化器称为开关调理器,,2 需求外部FET的开关转化器则称为开关操控器.3
图1显现选用两节串联的AA电池供电的典型低功耗体系。电 可用输出规模约为1.8 V至3.4 V，而IC作业时需求1.8 V和5.0 V 电压。升压转化器可在不添加电池单元数量的情况下提高电 压，然后为WLED背光、微型硬盘驱动器、音频设备和USB外 设供电，而降压转化器可为微处理器、内存和显现器供电。
电感阻止电流改动的倾向可供给升压功用。充电时，电感用作 负载并存储电能；放电时，可用作电源。放电过程中发作的电 压与电流改动速率相关，与原始充电电压无关，因而可供给不 同的输入和输出电平。
升压调理器包含两个开关、两个电容和一个电感，如图2所示。 非交叠开关驱动机制保证任一时刻只要一个开关导通，避免发 生不良的直通电流。在第1阶段(tON), 开关B断开，开关A闭合。 ON电感衔接到地，因而电流从VIN流到地。因为电感端为正电压，因而电流增大，使电能存储于电感中。在第2阶段((tOFF), 开关A断开，开关B闭合。电感衔接到负载，因而电流从VIN 流到负载。因为电感端为负电压，因而电流减小，电感中存储的能量 开释到负载中。
留意，开关调理器既可以接连作业，也可以断续作业以接连导通形式 (CCM),作业时，电感电流不会降至0；以断续导通形式 (DCM),作业时，电感电流可以降至0。 电流纹波,在图2中显现为ΔIL运用公式ΔIL = (VIN × tON)/L. 核算。均匀电感电流流入负载，而纹波电流流入输出电容。
运用肖特基二极管替代开关B的调理器界说为异步 (或非同步), 调理器，而运用FET作为开关B的调理器界说为同步调理器。 图3中，开关A和B已别离运用内部NFET和外部肖特基二极管 来施行，然后构成异步升压调理器。关于需求负载阻隔和低关 断电流的低功耗运用，可添加外部FET，如图4所示。将器材 的EN引脚驱动至0.3 V以下便可关断调理器，使输入与输出完 全断开。
现代低功耗同步降压调理器以脉宽调制(PWM)为首要作业形式。PWM坚持频率不变，经过改动脉冲宽度(tON) 来调整输出电压。运送的均匀功率与占空 D成正比，因而这是一种向负载 供给功率的有用方法
例如，所需输出电压为15 V，可用输入电压为5 V时：
D = (15 – 5)/15 = 0.67 or 67%.
因为功耗下降，输入功率有必要等于传递至负载的功率减去一切 损耗。假定转化十分有用，则少数的功率丢失可在根本功耗计 算中省掉不计。因而输入电流可近似表明为：
例如，假如负载电流在15 V时为300 mA，则5 V时IIN = 900 mA at 5 V—即输出电流的三倍。因而，可用负载电流跟着升压电压增大而 下降。
升压转化器运用电压或电流反应来调理选定的输出电压；操控 环路则可依据负载改动坚持输出调理。低功耗升压转化器的工 作频率规模一般是600 kHz到2 MHz。开关频率较高时，所用的 电感可以更小，但开关频率每添加一倍，功率就会下降大约2%。在ADP1612 和 ADP1613 升压转化器（拜见附录）中，开关频率可经过引脚挑选，最高功率下的作业频率为650 kHz，最小外部 器材的作业频率为1.3 MHz。关于650 kHz的作业频率，将FREQ 衔接至GND，而1.3 MHz的作业频率则衔接至VIN。
电感是升压调理器的要害器材，它在电源开关导通期间存储电能，而在关断期间经过输出整流器将电能传输至输出端。为了在低电感电流纹波与高功率之间获得平衡，ADP1612/ADP1613 数据手册主张电感值规模为4.7 μH至22 μH。一般来说，较低值 的电感在给定实体尺度下具有更高的饱和电流和更低的串联电 阻，而较低的电感导致较高的峰值电流，可下降功率并添加纹 波和噪声。一般最好在断续导通形式下履行升压，以便缩小电 感尺度并改进稳定性。峰值电感电流（最大输入电流加一半的 电感纹波电流）有必要小于电感的额外饱和电流；而调理器的最 大直流输入电流有必要小于电感的电流有用值额外值。
升压调理器首要标准和界说
输入电压规模：升压转化器的输入电压规模决议了最低的可用输入电源。标准或许供给很宽的输入电压规模，但输入电压有必要低于 VOUT才干完成高功率作业。
地电流或静态电流:未运送给负载的直流偏置电流(Iq).Iq越低则功率越高，但是，Iq 可以针对许多条件进行规则，包含关断、零负载、PFM作业形式或PWM作业形式。因而，为了确认某 个运用的最佳升压调理器，最好检查特定作业电压和负载电流 下的实践作业功率。
关断电流：这是使能引脚禁用时器材耗费的输入电流，低Iq关于电池供电器材在休眠形式下能否长时刻待机很重要。
开关占空比：作业占空比有必要小于最大占空比，不然输出电压无法调理。例如，D = (VOUT – VIN)/VOUT. 时VIN = 5 V 和 VOUT = 15 V, D = 67%.ADP1612和ADP1613的最大占空比为90%。
输出电压规模:即器材可支撑的输出电压规模。升压转化器的输出电压可以是固定的，或许可利用电阻设定所需的输出电压来调理。
限流:升压转化器一般指定峰值电流限值而不是负载电流。请留意VIN和VOUT间的差异越大，可用负载电流越低。峰值电流限值、输入电压、输出电压、开关频率和电感值均会决议最大可用输出电流。
线路调整率：线路调整率是指输出电压随输入电压改动而发作的改动率。
负载调整率：负载调整率是指输出电压随输出电流改动而发作的改动率。
软发动：升压转化器具有软发动功用很重要，发动时输出电压以可控方法缓升，然后避免发动时呈现输出电压过冲现象。某 些升压转化器的软发动可经过外部电容调理。跟着软发动电容 充电，它会约束器材答应的峰值电流。凭仗可调软发动功用 可改动发动时刻以满意体系要求。
热关断 (TSD): 当结点温度超越规则的限值时，热关断电路就会封闭调理器。一向较高的结温或许由作业电流高、电路板冷 却欠安或环境温度高级原因引起。维护电路包含迟滞，以避免 发作热关断后，器材在片内温度降至预设限值以下后才回来正 常作业状况
欠压闭锁 (UVLO): 假如输入电压低于UVLO阈值，IC便主动封闭电源开关并进入低功耗形式。这可以避免低输入电压下可 能发作的作业不稳定现象，并避免电源器材在电路无法操控它 时发动。
结束语
低功耗升压调理器经过供给老练计使开关的设 DC-DC转化器设规划变得简略。数据手册运用部分供给了规划核算，ADIsimPower4 规划东西可简化最终用户的使命。如需其他信息，请联络ADI公司运用工程师，或许拜访ez.analog.com 的中文技能论坛寻求协助。有关ADI升压调理器选型攻略、数据手册和运用笔记，请拜访： www.analog.com/power.
附录
升压DC-DC开关转化器的作业频率是650 kHz/1300 kHz
别离选用1.8 V至5.5 V单电源或2.5 V至5.5 V单电源供电时，升 压转化器ADP1612和ADP1613可以以高达20 V的电压供给超越 150 mA的电流。经过将一个1.4 A/2.0 A、0.13 功率开关一个 电流形式脉宽调制调理器集成在一起，其输出随输入电压、负 载电流和温度改动仅改动不到1%。作业频率可经过引脚挑选， 并经过优化完成高功率或最小外部元件尺度：650 kHz时，其效 率可到达90%；1.3 MHz时，其电路可以以最小空间完成，因 而十分合适便携式设备和液晶显现器中的空间受限环境。可调 软发动电路避免发作浪涌电流，保证安全、可猜测的发动条件。 ADP1612和ADP1613在开关状况下的功耗为 2.2 mA，在非开关 关断形式下的功耗为 10 nA。这些器 状况下的功耗为 700 μA，在 件选用8引脚MSOP封装，额外温度规模为–40℃至+85℃，千 片订量报价为1.50/1.20美元/片。
参阅电路
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1www.analog.com/library/analogDialogue/archives/45-06/buck_regulators.html..
2www.analog.com/en/power-management/switching-regulators-integrated-fet-switches/products/index.html.
3www.analog.com/en/power-management/switching-controllers-external-switches/products/index.html.
4http://designtools.analog.com/dtPowerWeb/dtPowerMain.aspx
Lenk, John D. Simplified Design of Switching Power Supplies. Elsevier/Newnes. 1996.
Marasco, K. “How to Apply DC-to-DC Step-Down (Buck) Regulators Successfully” Analog Dialogue. Volume 45. June 2011.
Marasco, K. “How to Apply Low-Dropout Regulators Successfully.” Analog Dialogue. Volume 43, Number 3. 2009.
