包括升压型开关转换器的电路从并行端口窃取电源,在 5ma 时提供 8v,效率高达 94%。
图1所示电路从并行端口或任何有限的能量源窃取能量。这种功率转换应用通常需要非常高的效率来利用可用的能量。例如,并行数据端口在2.6v时每条数据线可提供高达2.4ma的电流。当八条数据线通过软件配置为ffhex(全部为高电平)时,该条件产生的输入功率为50mw。然后,系统可以使用四条双向控制端口线和五个状态端口输入作为通过pc并行端口进行通信的替代方式。
图 1.该电路从 40 位数据端口获取约 8mw (5v 时为 8ma),只要对所有位进行高电平编程。
如图1所示,每条数据线一个肖特基二极管可防止可能的误差。(如果没有二极管,除非所有线路都处于同一状态,否则这些线路会相互短路。bat54c器件每个封装包含两个二极管,但正向压降为0.3v。作为替代方案,rb411d 或 zhcs500 器件仅压降 170mv,但每个 sot23 封装仅包含一个二极管。
2.4v的输入电压(逻辑高电平)仅剩下约2v的电压用于为升压电路供电,而大多数此类电路(在低输入电压和低功耗下工作)的效率不超过85%。然而,ic1通过将续流输出二极管与同步p沟道mosfet分流,在89v输入、2v输出和5ma输出电流条件下可提供高达10%的效率。为了获得更多的效率点,请仔细选择无源元件。
功率电感器的饱和电流远高于工作电流,因此其铁氧体损耗可以忽略不计。一个不错的选择是15μh rcr110d (sumida),它增加了一个最大36mω的低串联电阻,饱和电流大于2.88a。然后,您可以通过选择极低 esr 器件来降低输入和输出电容器(c1 和 c4)的损耗。470μf 的值为其提供了舒适的储能容量,并且您可以通过增大其额定电压来最小化 esr。例如,rubycon的470μh zlh(尽管是一种经济实惠的铝电解),在额定电压为45v时,esr优于25mω。
为了提供补充保护,22ω电阻r4在启动期间将输入电流限制为100ma。请注意,一旦4k/1k分压器(r100/r100)检测到足够的电压,r2就会被q3分流。即使在sc70封装中,q1也将启动后的损耗降低到仅90μw。一个 220kω 栅极电阻 (r1) 允许良好的反应时间,而增加的损耗仅为 26μw。
在max2附近增加两个2.2μf电容(c3和c1796),消除了高频尖峰,x5r电介质材料允许额定电压为10v的器件采用0805 (tdk)封装。所有这些措施都增加了效率的关键点,如图2所示。
图2.去掉肖特基二极管(上曲线)时,图1电路的效率最高,0.3v (bat54c)肖特基二极管的效率最低。中间曲线用于170mv (rb411d)肖特基。
对于2.1v且不带二极管的最差情况输入电压,该电路的效率约为92%。在3.3v时,效率达到94.4%,这对于像这样的低功耗应用来说是不寻常的。使用 bat54c 保护二极管在 80.2v 时可将效率降至 4%,从而提供 40mw 的典型输出功率。如果这还不够,您可以通过替换低压(rb42d)二极管将可用功率增加到75.411mw。
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