電路分析：兩種典型的電池供電電路設(shè)計

　　電源濾波

　　在以上介紹的DC/DC轉(zhuǎn)換電路中，采用的是DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器件，升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3

　　開關(guān)K導(dǎo)通時電池BT給電感L充電，在L中以場的形式儲存能量1/(2L×I2)。 其中，I為電感電流。K斷開后，L中的磁能又以電能的形式釋放給濾波電容C2和負載RL。周期性的開關(guān)操作使電池能量源源不斷地送入負載，而輸出電壓被轉(zhuǎn)換為：

　　Vout = Vin/(1-δ)

　　式中，δ為開關(guān)占空比(導(dǎo)通時間占工作周期的比率)。控制電路監(jiān)測輸出電壓并控制占空比，從而達到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的目的。本文介紹的 DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器件的控制方式均為PFM(脈沖頻率調(diào)制)，具有較小的靜態(tài)電流，輕載情況下效率較高，但紋波稍大。為保證主電路穩(wěn)定工作，必須考慮對電源輸出進行濾波。一般采用無源濾波電路來進行濾波，無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型，LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。當采用電感濾波或復(fù)式電感型濾波時，需采用電感量高、體積大的電感，對手持、便攜式產(chǎn)品并不適用，所以在負載電流較小的場合，采用RCπ型濾波，結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟，濾波效果也比較好。濾波電容的等效串聯(lián)電阻《ESR)是造成輸出紋波的主要因素，電容的材質(zhì)應(yīng)選擇具有較低ESR的陶瓷電容、鋁電解電容和鈕電解電容，應(yīng)盡量避免標準鋁電解電容。采用RCn型濾波時，輸出電壓兩端的脈動系數(shù)S=1/(Kω×C×R)。K為常數(shù)，由該公式可知，在ω值一定的情況下，R愈大，C愈大，則脈動系數(shù)愈小，也就是濾波效果就越好。R值增大時，電阻上的直流壓降會增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗；若增大C的電容量，又會增大電容器的體積和重量，也不易實現(xiàn)，因此電容的容量一般為10-100 uF，電阻的值一般在10 Ω以下。

　　結(jié)語

　　以上介紹的兩種電池供電電路，都是將電池電壓轉(zhuǎn)換為+3.3 V直流電壓，為單片機應(yīng)用系統(tǒng)提供工作電源的DC/ DC升壓電路。這類電路主要用在由2節(jié)7號電池供電的PDA、手持終端等產(chǎn)品中，其他類產(chǎn)品(如手機、數(shù)碼相機)的電池供電電路會有所不同，但工作原理基本相似。在電池供電電路的設(shè)計中，都會面臨如何實現(xiàn)開關(guān)機、降低關(guān)機電流、減小輸出電源中的紋波和干擾信號、提高轉(zhuǎn)換效率等一系列問題。只有妥善地解決這些問題，才能確保產(chǎn)品穩(wěn)定可靠地工作。本文所講的兩個實例較好地解決了這方面的問題，已經(jīng)在產(chǎn)品中實際應(yīng)用，效果良好。當然隨著新器件的不斷涌現(xiàn)，還需不斷地改進和完善此類電路的設(shè)計，以提升產(chǎn)品的整體性能。