采用LDO的升壓轉換器超越SEPIC效率

升壓轉換器后接LDO穩壓器，在采用一個鋰離子電池工作時，比經典的SEPIC設計具有更長的電池壽命。MAX1800多通道數碼相機電源IC用于升壓和LDO設計，MAX668用于SEPIC設計。

最近，使用鋰離子電池為便攜式設備供電已變得司空見慣。使用鋰離子電池的主要缺點之一是必須使用升壓/降壓DC/DC轉換器來產生標準的3.3V電源電壓。這是因為電池電壓通常在2.7V至4.2V之間，與3.3V輸出電壓要求重疊。

升壓/降壓轉換器有幾種不同的拓撲結構，最常用的是單端初級電感轉換器（SEPIC）。另一個經常被忽視的選項是升壓轉換器，后接低壓差（LDO）穩壓器。由于降壓功能使用線性穩壓器，因此通常認為效率較差。然而，當由單個鋰離子電池產生3.3V電壓時，該電路的效率可以超過等效的SEPIC電路，并具有更低的成本和更少的電路板空間的額外好處。

圖1所示為MAX1800五通道升壓轉換器的一部分。MAX1800包括一個同步整流升壓轉換器、三個升壓轉換器控制器和一個線性穩壓控制器。在本例中，僅討論同步整流升壓轉換器和線性穩壓器;但是，它也適用于類似的器件，如MAX1703、MAX1705和MAX1706。

圖1.MAX1800升壓/降壓電路原理圖

該電路在典型鋰離子電池范圍內的效率與負載電流的關系如圖2所示。正如預期的那樣，由于LDO穩壓器的損耗，4.2V時的效率很差。

圖2.MAX1800升壓/降壓效率

等效的SEPIC電路如圖3所示。它使用MAX668升壓控制器構成SEPIC電路。該電路比上面所示的MAX1800電路更復雜;然而，更重要的是，它需要一個耦合電感器（變壓器）或兩個獨立的電感器以及一個耦合電容器。在所示電路中，使用耦合電感。

圖3.MAX668 SEPIC轉換器原理圖

該SEPIC電路的效率如圖4所示。SEPIC電路在升壓模式下的效率低于MAX1800的升壓+LDO電路，而4.2V輸入時的效率更高。

圖4.MAX668 SEPIC轉換器效率

為了確定哪種電路會導致更長的電池壽命，使用典型鋰離子電池Sony US18650的1C放電曲線來權衡效率曲線與電池在該特定電池電壓下花費的時間。電池的放電曲線如圖5所示，稱重系數如表1所示。

圖5.US18650電池1C放電曲線。

使用上述數據和輸入電壓的權衡因子的復合效率曲線如下所示?？梢钥闯?，升壓+LDO電路的峰值效率超過了SEPIC，但低電流除外。

圖6.MAX1800和SEPIC的復合效率與負載電流的關系

升壓轉換器后接LDO穩壓器的效率通常被認為是不令人滿意的選擇，因為LDO的效率較差。然而，在典型電池電壓接近調節輸出電壓的情況下，這種看法是不正確的，例如從單個鋰離子電池產生3.3V電壓時。從SEPIC電路切換到升壓+LDO電路可提高效率，同時減小尺寸和成本，顯然是更好的解決方案。

審核編輯：郭婷