應(yīng)用于太陽(yáng)能電池供電的升壓電路的討論

中心論題：

輸入電壓情況下，開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

輸入電壓情況下，升壓電路的啟動(dòng)問(wèn)題

輸入電壓情況下，最大占空比的問(wèn)題

解決方案：

在DC/DC升壓電路采用直接從輸入供電或從輸出供電

在原有的DC/DC基礎(chǔ)上增加一個(gè)啟動(dòng)電路

便攜式產(chǎn)品一般都采用電池供電，而因?yàn)槌杀竞腕w積方面的考慮，在設(shè)計(jì)上有減少使用電池?cái)?shù)量及體積的趨勢(shì)，而電池?cái)?shù)量如果減少了，就會(huì)導(dǎo)致電源電壓比設(shè)備所需要的工作電壓要低，這時(shí)就需要用到DC/DC升壓電路。另外，因?yàn)槿蚰茉磫?wèn)題，各種各類的電池使用已備受關(guān)注了，其中包括太陽(yáng)能電池。

一般單節(jié)太陽(yáng)能電池最低電壓在0.4-0.7V之間，在這樣低的輸入電壓情況下，就會(huì)遇到以下三大問(wèn)題：

開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

現(xiàn)在的DC/DC升壓電路一般有兩種供電方式，一種是直接從輸入供電，一種是從輸出供電。如果是從輸入供電則正常情況下驅(qū)動(dòng)NMOS的高電平最多等于輸入電壓，當(dāng)輸入電壓很低時(shí)，需要選取開(kāi)啟電壓也很低的NMOS，而如果是選擇輸出供電就可以在EXT驅(qū)動(dòng)端獲得等于升壓后電壓的更高的驅(qū)動(dòng)電壓，這樣不僅可以使NMOS更容易開(kāi)啟，而且可獲得更低的Rdson來(lái)提高效率。當(dāng)然這些都是在IC啟動(dòng)工作的前提下，但是當(dāng)電源電壓低于整個(gè)IC的啟動(dòng)電壓時(shí)，后者由于會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)二極管，甚至?xí)惹罢吒y以啟動(dòng)，于是帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，如何來(lái)啟動(dòng)這顆IC?

升壓電路的啟動(dòng)問(wèn)題

傳統(tǒng)DC/DC的工作電壓一般都在1.0V以上，而如果輸入電壓降到0.6V以下，DCDC的內(nèi)部電路不能正常工作。 這時(shí)，我們就需考慮在原有的DC/DC基礎(chǔ)上增加一個(gè)啟動(dòng)電路。這個(gè)電路需要包括以下幾個(gè)主要部分：在低至0.3V仍然可以工作的振蕩器，充電泵倍壓電路，以及電壓檢測(cè)比較器。

基本工作狀況如下：首先0.3V接入，振蕩器工作，之后充電泵開(kāi)始倍壓，當(dāng)?shù)玫剿枰腎C驅(qū)動(dòng)電壓，則向IC的VDD供電，當(dāng)IC進(jìn)入正常工作后，再由輸出供電來(lái)代替啟動(dòng)電路的供電，此時(shí)啟動(dòng)電路進(jìn)入休眠。升壓電路正常工作后，人們會(huì)關(guān)心自己能得到的最高電壓是多少。這就引出另一個(gè)問(wèn)題，最大占空比能到多少?

最大占空比的問(wèn)題

對(duì)與超低輸入升壓電路來(lái)說(shuō)，為了取得高的輸出電壓，必須要有大占空比的支持。

在連續(xù)電流模式下，占空比(Duty)的計(jì)算公式為Duty=1-Vin/Vout。按照這個(gè)公式來(lái)計(jì)算，如果是輸入0.5V時(shí)而輸出想要得到5V的升壓電路，最大占空比為90%，一般的升壓電路的占空比為80%～90%，這樣是不能完全滿足要求的。

理論上占空比越大，最大升壓能力越強(qiáng)(當(dāng)然占空比不能像降壓一樣到達(dá)100%)，但由于非理想因素：電感寄生電阻、驅(qū)動(dòng)管內(nèi)阻、肖特基正向壓降等等，占空比大到一定的程度后，其升壓能力反而會(huì)變差。因此需要改善以上非理想因素，得出一個(gè)合適的足夠高的占空比，來(lái)滿足我們升壓的需求。

總之，解決了上述的三個(gè)問(wèn)題就可以使太陽(yáng)能單節(jié)供電這樣需要超低電壓輸入啟動(dòng)的升壓電路的設(shè)計(jì)的問(wèn)題迎刃而解。