布景信息
便携式电源运用多种多样，运用领域十分广泛。产品从均匀功耗在微瓦量级的无线传感器节点 (WSN) 到选用数百瓦-时电池组的推车式医疗或数据搜集体系包罗万象。不过，虽然运用多种多样，依然可以总结出几种趋势：规划师持续要求产品供应更大的功率，以支撑越来越多的功用;用任何可用电源给电池充电。第一种趋势要求增大电池容量。不幸的是，用户常常不行耐性，不能容忍充电时刻太长，所以容量增大的一起，充电时刻有必要依然坚持合理，这就导致充电电流增大。第二种趋势要求电池充电处理方案具有极大的灵活性。本文将翔实地讨论这些问题。
看一下新式手持式设备，面向顾客的设备和工业设备都有或许包含蜂窝手机调制解调器、Wi-Fi 模块、蓝牙模块、大型背光照明显示器等等。许多手持式设备的电源架构与蜂窝手机相似。一般状况下，3.7V 锂离子电池用作主电源，由于这类电池的单位分量 (Wh/kg) 和单位体积 (Wh/m3) 能量密度很大。曩昔，许多高功率设备选用 7.4V 锂离子电池以下降电流要求，可是跟着贱价 5V 电源办理 IC 的上市，越来越多的手持式设备选用了更低电压架构。平板电脑很好地说明晰这一点。一个典型的平板电脑具有许多功用，一起选用十分大 (就便携式设备而言) 的显示屏。用 3.7V 电池供电时，容量有必要到达数千毫安-时，例如 2200mAh。为了在数小时内完结这种电池的充电，需求数千毫安充电电流。
可是，充电电流这么大的一起，假如大电流沟通适配器不行用，顾客还或许要求用 USB 端口给大功率设备充电。为了满意这些要求，在沟通适配器可用时，电池充电器有必要可以以大电流 (>2A) 充电，可是依然可以高效地运用 USB 供应的 2.5W 至 4.5W 功率。此外，产品需求维护灵敏的下流低压组件，使其防止过压事情导致的损坏，并将大电流从 USB 输入、沟通适配器或电池无缝地引导到负载，一起最大极限地降低功耗。这就为电池 IC 制造商带来了极好的时机，他们可以开发安全办理电池充电算法、监督要害体系参数的 IC。
在电源运用领域的另一端，是能量搜集体系的毫微功率转化要求，例如 WSN 中常见的能量搜集体系，这类体系有必要运用电源转化 IC，以处理十分低的功率和电流，或许分别为数十微瓦和数十纳安。
能量搜集 WSN
咱们周围有许多环境动力，传统的能量搜集办法一向选用太阳能电池板和风力发电机。不过，新的搜集东西答应咱们用品种繁复的环境动力发生电能。此外，重要的不是电路的能量转化功率，而较重要的是用来供电之“均匀搜集得到的”能量。例如，热电发生器将热量转化成电力，压电组件转化机械振荡，光伏组件转化太阳光 (或任何光源)，经过化学作用发生电流的组件将潮气转化成电能。这样就有或许给长途传感器供电，或许给电容器或薄膜电池等储能器材充电，以便微处理器或发送器可以无需本地电源而承受长途供电。
一般来说，能进入并用于非传统动力商场的 IC 所必需的功用和特性包含以下各项：
§ 低备用静态电流，典型值低于 6μA，可低至 450nA
§ 低发动电压，低至 20mV
§ 承受高输入电压的才干，高达 34V 接连电压和 40V 瞬态电压
§ 可以处理 AC 输入
§ 多输出才干和自主体系电源办理
§ 主动极性运转
§ 针对太阳能输入的最大功率点操控 (MPPC)
§ 可以从低至 1°C 的温度改变中搜集能量
§ 需求最少的外部组件，处理方案占板面积紧凑
WSN 基本上是一种自含式体系，由一些换能器组成，将环境动力转化成电信号，这以后跟着的通常是 DC/DC 转化器和办理器，以经过适宜的电压和电流给下流电子组件供电。下流电子组件包含微操控器、传感器和收发器。
在完成 WSN 时，需求考虑的一个问题是：运转这个 WSN 需求多少功率?从概念上看，这似乎是一个适当简略的问题，可是实际上，由于遭到若干要素的影响，这是一个有点难以答复的问题。例如，需求距离多长时刻获取一次读数?或许，更重要的是，数据包多大?需求传送多远? 这是由于，获取一次传感器读数，体系所用能量约有 50% 是收发器消耗掉的。有若干种要素影响 WSN 能量搜集体系的功耗特性。
当然，能量搜集电源供应的能量多少取决于电源作业多久。因而，比较能量搜集电源的首要衡量标准是功率密度，而不是能量密度。能量搜集体系的可用功率一般很低，随时改变且不行猜测，因而常常选用连接到搜集器和辅佐电力贮存器的混合架构。搜集器 (由于能量供应不受约束和功率缺乏) 是体系的动力。辅佐电力贮存器 (电池或电容器) 发生更大的输出功率但贮存较少的能量，在需求时供电，除此之外定时接纳来自搜集器的电荷。因而，在没有可从其搜集能量的环境动力时，有必要用辅佐电力贮存器给 WSN 供电。当然，从体系规划师的视点来看，这进一步增加了复杂性，由于他们现在有必要考虑，有必要在辅佐电力贮存器中贮存多少能量，才干补偿环境动力的缺乏。终究需求贮存多少能量，取决于几个要素，包含：
(1) 环境动力不存在的时刻。
(2) WSN 占空比 (即读取数据和发送数据的频度)。
(3) 辅佐电力贮存器 (电容器、超级电容器或电池) 的尺度和类型。
(4) 环境动力是否满足? 即既能充任主动力，又有满足的充裕能量给辅佐电力贮存器充电，以当环境动力在某些规则时刻内不行用时，给体系供电。
环境动力包含光、热差、振荡波束、发送的 RF 信号或许其他任何可以经过换能器发生电荷的动力。以下表 1 说明晰不同动力可以发生的能量巨细。
一款毫微功率 IC 处理方案
明显，WSN 可获得的能量很低。这又意味着，该体系中所用组件有必要可以应对这种低功率状况。虽然收发器和微操控器现已处理了这个问题，可是在电源转化方面依然存在空白。不过，凌力尔特推出了 LTC3388-1 / LTC3388-3，以专门应对这种需求。
LTC3388-1 / LTC3388-3 是一款 20V 输入、同步降压型转化器，可供应高达 50mA 的接连输出电流，选用 3mm x 3mm (或 MSOP10-E) 封装，参见图 1 所示原理图。该器材在 2.7V 至 20V 的输入电压范围内作业，适用于多种能量搜集和电池供电运用，包含 “坚持有用” 的电源和工业操控电源。
图 1：LTC3388-1 / LTC3388-3 典型运用原理图
LTC3388-1 / LTC3388-3 运用迟滞同步整流办法，以在很宽的负载电流范围内优化功率。该器材在 15uA 至50mA 负载范围内可供应超越 90% 的功率，且仅需求 400nA 静态电流，然后使其可以延伸电池寿数。该器材选用 3mm x 3mm DFN 封装 (或 MSOP-10 封装)，仅需求 5 个外部组件，可为品种繁复的低功率运用组成十分简略和占板面积很紧凑的处理方案。
LTC3388-1 / LTC3388-3 供应精确的欠压闭锁 (ULVO) 功用，以在输入电压降至低于 2.3V 时制止转化器，然后将静态电流降至仅为 400nA。一旦进入安稳状况 (无负载时)，LTC3388-1 / LTC3388-3 就进入休眠形式，以最大极限地下降静态电流，使其到达仅为 720nA。然后，该降压型转化器按需接通和断开，以坚持输出安稳。当输出在持续时刻很短的负载 (例如无线调制解调器，这类负载要求低纹波) 状况下处于安稳状况时，另一种备用形式制止切换。这种高功率、低静态电流规划适用于能量搜集等多种运用，这类运用需求长充电周期，一起以短突发负载为传感器和无线调制解调器供电。
定论
虽然便携式运用和能量搜集体系正常作业时功率巨细差异很大，从数微瓦直至高于 1W，可是有许多电源转化 %&&&&&% 可供体系规划师挑选。不过，在需求转化毫微安电流的较低功率状况下，挑选变得有限了。
走运的是，LTC3388-1 / LTC3388-3 单片降压型转化器的极低静态电流使该器材十分适用于低功率运用。低于 1μA 的静态电流可为便携式电子产品中 “坚持有用” 的电路延伸电池寿数，完成了 WSN 等全新一代能量搜集运用。
