锂离子电池供电系统中DC-DC升压调节器的应用

便携式电子器件（如智能手机、GpS导航系统和平板电脑）的电源可以来自低压太阳能电池板、电池或AC-DC电源。电池供电系统通常将电池串联叠置以实现更高的电压，但此技术由于空间不足未必总是可行。开关转换器使用电感磁场来交替存储电能，并以不同电压释放至负载。因为损耗很低，所以是个不错的高效选择。连接至转换器输出端的电容可降低输出电压纹波。本文所讨论的升压，转换器供应较高电压；而之前所讨论的降压转换器供应较低输出电压。内置FET作为开关的开关转换器称为开关调节器，要外部FET的开关转换器则称为开关控制器。

图1显示采用两节串联的AA电池供电的典型低功耗系统。电可用输出范围约为1.8V至3.4V,而IC工作时要1.8V和5.0V电压。升压转换器可在不新增电池单元数量的情况下提升电压，从而为WLED背光、微型硬盘驱动器、音频设备和USB外设供电，而降压转换器可为微处理器、内存和显示器供电。

图1.典型低功耗便携式系统

电感阻碍电流变化的倾向可供应升压功能。充电时，电感用作负载并存储电能；放电时，可用作电源。放电过程中出现的电压与电流变化速率相关，与原始充电电压无关，因此可供应不同的输入和输出电平。

升压调节器包括两个开关、两个电容和一个电感，如图2所示。非交叠开关驱动机制确保任一时间只有一个开关导通，防止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电感连接到地，因此电流从VIN流到地。由于电感端为正电压，因此电流增大，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。电感连接到负载，因此电流从VIN流到负载。由于电感端为负电压，因此电流减小，电感中存储的能量释放到负载中。

图2.降压转换器拓扑结构和工作波形