無論是驅(qū)動白色 LED 背光燈，還是向 RF 和模擬電路、筆記本電腦、平板電腦和其他移動設(shè)備供電，所需電壓通常都要求遠(yuǎn)高于電源輸入電壓。 因此，可利用 DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換器提供數(shù)倍于輸入的輸出電壓，以滿足這些系統(tǒng)中各種各樣的電路和功能的需要。 例如，在電池供電的系統(tǒng)中，輸入電壓通常不高于 5 V，而向 RF 和模擬功能供電或者驅(qū)動薄膜電阻器 (TFT) 液晶顯示器 (LCD) 則需要高達(dá) 15 V 和 24 V 及以上的電壓。 同樣，也需要用高電壓對光接收器中的雪崩光電二極管 (APD) 進(jìn)行偏置。

為此，Analog Devices 在其產(chǎn)品組合中增加了兩款低壓 DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換器 ADP1612 和 ADP1613。這兩款 DC/DC 轉(zhuǎn)換器能幫助設(shè)計人員將低至 1.8 V 的輸入升高至 20 V 輸出。讓這些器件將扁平封裝和高開關(guān)頻率工作模式集于一身時，就能在低功耗是基本特性，PC 板空間是首要考慮的便攜式應(yīng)用中延長電池續(xù)航時間。

ADP1612 支持 1.8 - 5.5 V DC 輸入，ADP1613 則可接受 2.5 - 5.5 V DC 輸入。可調(diào)節(jié)輸出電壓使這兩款升壓轉(zhuǎn)換器能在非穩(wěn)壓輸入工作模式下延長電池壽命。 這些升壓轉(zhuǎn)換器采用脈寬調(diào)制 (PWM) 電流模式架構(gòu)，以便在整個負(fù)載條件下調(diào)節(jié)輸出電壓，幫助降低啟動浪涌電流風(fēng)險。 所以，這些器件能實現(xiàn)高達(dá) 94% 的能效、快速瞬態(tài)反應(yīng)和穩(wěn)定的輸出電壓水平，保證了更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

升壓轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用電路如圖 1 所示。 ADP1612 和 ADP1613 均能在 650 kHz 或 1.3 MHz 頻率下工作。 雖然在較高開關(guān)頻率下可采用較小的電感器，但開關(guān)頻率每提高一倍能效就會降低約 2%。 在這些轉(zhuǎn)換器中，可通過引腳選擇開關(guān)頻率。 將 FREQ 引腳與接地 (GND) 點連接時在 650kHz 頻率下工作，與引腳 VIN 連接時在 1.3 MHz 頻率下工作。

圖 1：采用開關(guān)式轉(zhuǎn)換器 ADP1612/1613 的典型 DC/DC 升壓配置。

電感器是升壓轉(zhuǎn)換器的一個關(guān)鍵元件，能在電源開關(guān)接通期間存儲能量，并在關(guān)斷期間將存儲的能量通過輸出穩(wěn)壓器傳輸至輸出。 在應(yīng)用說明1 中，Analog Devices 解釋了如何在電感器的低電流紋波和高頻之間取得平衡。 該技術(shù)文件建議采用的電感值范圍為 4.7 - 22 μH。

對于給定的物理尺寸，雖然電感較低的電感器會擁有較高的飽和電流和較低的串聯(lián)電阻，但較低電感會導(dǎo)致更高的峰值電流，進(jìn)而使能效降低，紋波增大和噪聲提高。 因此，根據(jù) Analog Devices 的應(yīng)用說明，為了減小電感器尺寸并提高穩(wěn)定性，升壓器最好采用間隙工作模式。 該應(yīng)用說明還指出，電感器的峰值電流（最大輸入電流與其紋波電流一半之和）必須低于其額定飽和電流，且向穩(wěn)壓器提供的最大 DC 輸入電流必須小于其額定電流有效值。

ADI 的 ADIsimPower? 設(shè)計工具箱支持這兩款器件，能幫助設(shè)計人員在數(shù)分鐘之內(nèi)構(gòu)建完整的電路、物料清單并完成性能計算。 ADIsimPower 能在考慮 IC 和所有外部實際元件的工作條件和局限性的同時，在成本、板面積、能效和零件數(shù)量方面對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。

ADI 的升壓轉(zhuǎn)換器典型評估板 ADP1612-BL3-EVZ 包括一個完整的 DC/DC 升壓轉(zhuǎn)換器以及全面豐富的精選元件，從而能在整個輸入范圍和負(fù)載條件下工作，提供 5 V (ADP1612) 和 12 V (ADP1613) 輸出電壓。 通過改變 R1 和 R2 可對該評估板進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的輸出電壓。 根據(jù)該評估板的技術(shù)資料，也可調(diào)節(jié)或者重新計算圖中所示 L1、D1、CCOMP 和 RCOMP 的值，以確保穩(wěn)定工作。

就這一方面而言，為了給 LCD 背光所用白色 LED 供電或者生成 LCD 偏置電源，Texas Instruments 推出高度集成的低功耗升壓轉(zhuǎn)換器 TPS61040/41（圖 2）。這些器件能夠利用雙芯 NiMH/NiCd 或者單芯鋰離子電池輸入提供高達(dá) 28 V 的輸出電壓。 該器件也能通過 3.3 或者 5 V 輸入產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn) 12 V 輸出。

圖 2：工作頻率高達(dá) 1 MHz的集成式升壓轉(zhuǎn)換器 TPS61040/41 僅需很少外部元件。

這些轉(zhuǎn)換器采用微型 SOT23 和 SON 封裝，工作時開關(guān)頻率高達(dá) 1 MHz。 該器件內(nèi)置輸出功率 MOSFET，僅需很少外部元件。 由于開關(guān)頻率高，因此可選陶瓷或鉭電容器作為輸出電容器。 TPS61040 的內(nèi)部開關(guān)電流限值為 400 mA，TPS61041 的開關(guān)電流限值為 250 mA。 此外，低靜態(tài)電流（通常 28 μA）以及優(yōu)化的控制方案，使該器件能在整個負(fù)載電流范圍內(nèi)達(dá)到很高的工作能效。

更高的 DC 輸出

如果您的電路需要更高的電壓，TI 的 TPS61170 便是一款很有用的產(chǎn)品。 該器件是集成了1.2 A、40 V 功率 MOSFET 的單片式高壓開關(guān)穩(wěn)壓器， 輸出電壓可達(dá) 38 V。該器件的規(guī)格書給出了多個標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)穩(wěn)壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括升壓和單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC)。 該器件具有寬輸入電壓范圍，可支持由多節(jié)電池或 5 V、12 V 穩(wěn)壓電源軌供電的應(yīng)用。

其他如 Linear Technology Corp. 和 Maxim Integrated 等半導(dǎo)體器件供應(yīng)商也在銷售高輸出電壓升壓轉(zhuǎn)換器。 Linear 開發(fā)出一款電流模式、升壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，可對光接收器中的雪崩光電二極管 (APD) 進(jìn)行偏置（圖 3）。 LT3571 設(shè)計用于提供高達(dá) 75 V 的輸出電壓，它采用高壓側(cè)固定壓降 APD 電流監(jiān)視器，在整個溫度范圍內(nèi)擁有優(yōu)于 10% 的相對精確度。 集成式功率開關(guān)、肖特基二極管和 APD 電流監(jiān)視器能讓解決方案擁有小基底面和低成本。 該器件集中了傳統(tǒng)的電壓環(huán)路和獨創(chuàng)的電流環(huán)路，從而能用作恒流源或者恒壓源。

圖 3：基于 LT3571 的 5 - 45 V 升壓電源電路用于對雪崩光電二極管進(jìn)行偏置。

Linear 的升壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品庫中也有同類器件，能夠向 LED 驅(qū)動應(yīng)用或者 LCD 偏置等應(yīng)用輸出高達(dá) 40 V 的電壓。 這些器件包括 LT3494/A 和 LT1615。 LT3494/A 專門為輸出高達(dá) 40 V 的電壓而設(shè)計，而 LT1615 則提供 34 V 額定輸出。

另外，Maxim 的 MAX1605 也能將低至 0.8 V 的電池電壓提升至 30 V 輸出。 這款轉(zhuǎn)換器的集成式 0.5 A MOSFET 減少了外部元件數(shù)量，其高開關(guān)頻率允許采用微型表面貼裝元件。 電流限值可設(shè)定為 500 mA、250 mA 或 125 mA，以減小低電流應(yīng)用中的輸出紋波和元件尺寸。

總之，各大 IC 制造商都在銷售輸出高 DC 電壓的升壓轉(zhuǎn)換器。 每一款器件都各有千秋，所以，工程師們在為給定應(yīng)用選擇零件前，必須根據(jù)具體要求，仔細(xì)閱讀規(guī)格書，確定關(guān)鍵的規(guī)格參數(shù)。