采用LDO的升压转换器超越SEPIC效率

升压转换器后接LDO稳压器，在采用一个锂离子电池工作时，比经典的SEPIC设计具有更长的电池寿命。MAX1800多通道数码相机电源IC用于升压和LDO设计，MAX668用于SEPIC设计。

最近，使用锂离子电池为便携式设备供电已变得司空见惯。使用锂离子电池的主要缺点之一是必须使用升压/降压DC/DC转换器来产生标准的3.3V电源电压。这是因为电池电压通常在2.7V至4.2V之间，与3.3V输出电压要求重叠。

升压/降压转换器有几种不同的拓扑结构，最常用的是单端初级电感转换器（SEPIC）。另一个经常被忽视的选项是升压转换器，后接低压差（LDO）稳压器。由于降压功能使用线性稳压器，因此通常认为效率较差。然而，当由单个锂离子电池产生3.3V电压时，该电路的效率可以超过等效的SEPIC电路，并具有更低的成本和更少的电路板空间的额外好处。

图1所示为MAX1800五通道升压转换器的一部分。MAX1800包括一个同步整流升压转换器、三个升压转换器控制器和一个线性稳压控制器。在本例中，仅讨论同步整流升压转换器和线性稳压器;但是，它也适用于类似的器件，如MAX1703、MAX1705和MAX1706。

图1.MAX1800升压/降压电路原理图

该电路在典型锂离子电池范围内的效率与负载电流的关系如图2所示。正如预期的那样，由于LDO稳压器的损耗，4.2V时的效率很差。

图2.MAX1800升压/降压效率

等效的SEPIC电路如图3所示。它使用MAX668升压控制器构成SEPIC电路。该电路比上面所示的MAX1800电路更复杂;然而，更重要的是，它需要一个耦合电感器（变压器）或两个独立的电感器以及一个耦合电容器。在所示电路中，使用耦合电感。

图3.MAX668 SEPIC转换器原理图

该SEPIC电路的效率如图4所示。SEPIC电路在升压模式下的效率低于MAX1800的升压+LDO电路，而4.2V输入时的效率更高。

图4.MAX668 SEPIC转换器效率

为了确定哪种电路会导致更长的电池寿命，使用典型锂离子电池Sony US18650的1C放电曲线来权衡效率曲线与电池在该特定电池电压下花费的时间。电池的放电曲线如图5所示，称重系数如表1所示。

图5.US18650电池1C放电曲线。

 

电池电压	电池寿命的百分比
4.2V	8.6%
3.6V	64.3%
3.3V	12.1%
3.0V	10.7%
2.7V	4.3%

 

使用上述数据和输入电压的权衡因子的复合效率曲线如下所示。可以看出，升压+LDO电路的峰值效率超过了SEPIC，但低电流除外。

图6.MAX1800和SEPIC的复合效率与负载电流的关系

升压转换器后接LDO稳压器的效率通常被认为是不令人满意的选择，因为LDO的效率较差。然而，在典型电池电压接近调节输出电压的情况下，这种看法是不正确的，例如从单个锂离子电池产生3.3V电压时。从SEPIC电路切换到升压+LDO电路可提高效率，同时减小尺寸和成本，显然是更好的解决方案。

审核编辑：郭婷