升压转换器

本文介绍了一款专为低压大功率应用设计的单芯片两相单输出升压转换器。文中重点介绍了它所具备的多项提升性能与应用灵活性的特性。

本文介绍一款小尺寸、功能强大、低噪声的单芯片同步升压转换器。文章重点介绍了该集成电路的多个特性。这些特性能够增强电路性能，并支持定制，以满足各种应用的要求。

器件的静态电流 (I_Q) 对于连续血糖监测器 (CGM) 等低功耗节能终端设备而言，是一个重要参数。集成电路在轻负载或空载条件下消耗的电流会显著影响待机模式下的功率损失，以及系统的总运行时间。

人们使用升压转换器，从低输入电压生成高输出电压。使用开关稳压器和升压拓扑可以轻松实现这种电压转换。但是，电压增益本身存在限制。电压增益是输出电压与输入电压的比值。如果从12V输入电压生成24V输出电压，电压增益为2。

工程界普遍认为，当升压转换器必须提供高输出电压、在低输入电压下工作、提供高升压比或支持高负载电流时，需使用多相位功能。相比单相位设计，多相位升压设计有多项优势，包括：提高效率、改善瞬态响应，以及降低输入和输出电容值（因为电感纹波电流，以及输入和输出电容中的纹波电流降低），使得整个升压转换器动力系统组件上的热应力降低。

设计多相位升压转换器时，简单之处在于连接输入电源和输出电轨，以减小输入/输出滤波器的尺寸，并且降低其成本。难点则在于连接误差放大器的输出和相位控制器的反馈引脚，以确保实现平衡均流和正确的相位同步。这两种信号对噪声极其敏感，即使采用非常精细的布局，也会受到升压转换器应用中典型的尖峰电流和电压变化影响。一些升压控制器具备多相位功能，可以解决此问题，但很多都没有。

对于没有多相位电路的控制器，LT8551 多相位升压转换器相位扩展器可以和主控制器的开关组件一同工作，并检测其状态，以此解决该问题。LT8551可以复制其功能，测量主控制器的电感电流，并调整每个附加相位中的电感电流。

LT8551提供高输入/输出电压（高达80 V），能够构建高功率升压转换器（包括提供双向电流的转换器），因此非常适合汽车和工业应用。

转换器的功能

升压转换器开关节点的振铃最小化

问题的描述

图一（Boost升压电源）的电路图展示了由寄生电感及电容所构成的升压转换器的关键环路，电感及电容分别以LPAR(寄生电感)和CPAR(寄生电容)标签进行参考标注。两个开关与开关转换器的电感交汇的节点被称为开关节点。寄生电感和电容通常会产生互感，并导致开关节点上的电压在200 MHz+ 的范围内振荡。如果该振铃的振幅大于低侧开关额定电压的最大绝对值，将会损坏开关。此外，振铃所产生的传导辐射和/或的电磁干扰 (EMI) 也会引发邻近的 IC 的问题。

贴片形式的医疗监测设备可测量体温、监测心率以及输送胰岛素。此类设备在提供给病人之前，可能会在储藏室存放较长一段时间。因此，保持其功效的关键就在于较长的电池寿命。一系列其他的物联网(IoT)设备亦是如此，包括从智能手表和耳塞式耳机到视频游戏控制器、电表以及楼宇自动化系统。对于此类小尺寸、电池供电的系统，就必须掌握通过低静态电流延长电池寿命的设计奥秘了。

IQ降低1微安，寿命延长三个月

对于一个普通的两口之家，各种设备中所使用的电池可能有30到60块，其中每种设备都具有各自独特的耗能模式。电池寿命一般是根据中央控制单元(例如微控制器)在工作、睡眠和休眠模式下的电流计算的。相关的传感器和无线电也与微控制器一起工作。电源通常包括开关或低压差(LDO)调节器，有时也包含IC (PMIC)——这对于系统各功能模块的供电至关重要。工作模式的电流消耗当然对电池寿命的影响非常大，但是待机电流同样影响巨大，尤其是当设备的睡眠/休眠功能占据了大部分使用时间的情况下。睡眠/休眠期间，电源的静态电流是系统待机功耗的最大贡献者。举例来说，如果某个系统由一个40mAh、1.55V、1年使用期限的氧化银纽扣电池供电，电流消耗大约为4µA。此时，该电流只需降低1微安，可穿戴设备的使用寿命即可延长大约三个月。