諧振電路升壓轉(zhuǎn)換器可降低超便攜式應用開關損耗

　　實驗結(jié)果

　　圖5是用具有1.6MHz開關頻率的FAN5331實現(xiàn)的LC諧振升壓轉(zhuǎn)換器。如圖所示，LC諧振相關值有C_r = 53pF、L_r = 4.5mH、L = 10mH。因此，由式（1）可求得諧振周期為Tr=48.5ns。典型的輸入電壓為5.0V，輸出電壓設置為15.0V，負載電流為50mA。由開關頻率可求得開關周期Ts = 0.625ms，輸入輸出轉(zhuǎn)換占空比D = 0.67、T_on = 420ns及T_off = 205ns。

　　由式（3）可知，諧振電流峰值Irpk=51.4mA，但實驗結(jié)果卻為40mA。當Vo=Vin=5.0V、Po=750mW時，平均輸入電流Iin為176mA、Pin=880mW。故由式（4）可算出峰值電感電流Ipk=280mA。

　　圖6顯示了帶有和沒有諧振LC網(wǎng)絡的傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器的比較結(jié)果。如前關于工作模式中所闡述的，當Q導通時，諧振周期開 始。圖7顯示了Q導通或關斷時的SOA安全工作區(qū)域曲線。正如預料，當Q關斷時，傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器的漏極橫截面上的電流電壓要高得多。漏極橫截面上電壓電流的詳細波形如圖8所示。實驗結(jié)果顯示，利用無損LC諧振網(wǎng)絡，開關損耗得以有效降低。

　　諧振網(wǎng)絡中諧振電感電流的實驗結(jié)果如圖9所示。諧振周期Tr 測量值大約為50ns，與Cr=53pF、Lr=4.5mH時根據(jù)式（1）計算的結(jié)果一致。

　　圖10顯示了無損耗諧振LC網(wǎng)絡的SOA曲線。比較圖7和圖10可看出，帶有LC諧振網(wǎng)絡的升壓轉(zhuǎn)換器的SOA比典型的沒有LC諧振網(wǎng)絡的升壓轉(zhuǎn)換器更好。圖11比較了帶有和沒有諧振LC電路的傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器的效率，由圖可見，效率有顯著提高，尤其是當DC輸入電壓較低時。

　　本文介紹了一種可獲得更高效率的LC諧振升壓轉(zhuǎn)換器電路，給出了詳細模式分析和設計指引。實驗結(jié)果顯示，這種LC諧振電路工作良好，可用于超便攜式應用以延長電池壽命。