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MAX1672是升/降壓DC-DC轉換器，其輸入電壓范圍特別寬(1.8-11V)，輸出電壓也可以在1.25-5.55V之間調節(預設置為3.3、5.0V)。這樣的設計非常適合應用在由電池供電的輸入電壓可能會隨著使用時間產生巨大變化的便攜式儀器的供電系統中。本文將以MAX1672為例，闡述這類電源器件的工作原理，并介紹用MAX1672設計的一個交/直流供電可切換的便攜電源。 升/降壓切換工作原理 圖1所示是MAX1672的原理框圖。MAX1672主要由3個相互關聯的部分組成，從左到右依次是：由脈沖頻率調制(PFM)原理組成的開關升壓DC-DC變換器、用于降壓和降低開關電源紋波的線性穩壓器和用于監視電池狀況的監視電路。而使MAX1672不同于以往電源電路的部分是使開關式升壓電源和線性穩壓器協調工作的輸入監視放大器。圖2是使用預制3.3V和5.0V的典型電路。上半部分是由少量的外圍分立器件組成的升壓電路，PS為開關升壓電路的輸出。下半部分是線性穩壓器的輸出及電池狀況監視電路的各個引腳的連接方法。 圖1 MAX1672的原理框圖 當輸入電壓高于輸出電壓(圖2中所示為3.3V或5V)約1V以上時，只有線性穩壓器在工作，而開關升壓電路處于省電的關斷模式。隨著電池的消耗，輸出電壓不斷降低到比設定輸出電壓只高1V以下時，線性穩壓器和開關升壓變換器同時工作，升壓變換器先將輸入電壓升高至設置輸出電壓約1V以上，為線性穩壓器提供一定的工作裕量，再由線性穩壓器將輸出電壓降低至設定的輸出電壓，同時減小輸出電壓紋波以提高整體穩定性。當電壓降至設定輸出電壓以后，只有升壓變換器在工作，它將輸入電壓象一般的升壓開關穩壓器件一樣提升到設定輸出電壓，此種工作狀態效率最高，可是輸出紋波也最大。 圖2 MAX1672典型電路 使用細節 輸出電壓的選擇與預設定 MAX1672有兩種預設定工作電壓：3.3V和5.0V。如果要使用這兩個預設電壓，只需如圖2所示把控制輸出電壓的反饋引腳FB接地，而把控制引腳接到PS或者地即可。由圖1可知，當FB引腳的電壓低于70mV時，起不到控制輸出電壓的作用。如果預制的兩種電壓不能夠滿足實際應用的需要，可以在FB在70mV之上時改變FB及OUT之間的電壓之比來實現1.25-5.5V的輸出電壓調節。使用方法與控制一般線性穩壓模塊(如7805，LM317等)方法近似,只是輸出電壓的基準是MAX1672內部集成的1.25V，計算方法為：。由于MAX1672為全MOS電路，輸入阻抗非常大，所以可以將Rset1和Rset2取得很大(數百K?數量級)，而不影響設置精度，以達到省電的目的。連接方法如圖3所示。 圖3 輸出電壓設定 元器件的選擇和使用 MAX1672所需要的外圍器件數量較少，主要包括一個僅100?H的電感，一個小體積的肖特基二極管(1N5817,1N5819等)，較大的鉭電容器(100?F)和鋁電解電容各一個，輸出端使用一個10?F左右的鋁電解電容及若干電阻。其中兩個100?F左右的電容較重要。一個連接在輸入端，起去除輸入紋波的作用。由于電池輸出電阻較大，對于加大的開關式負載必將產生很大的輸出紋波，電解電容就是起到緩解負載劇烈變化，減小輸出波動的作用。另一個100?F的鉭電容的輸出電阻較小(漏電流小)，作為開關升壓器輸出的濾波電容非常合適，可以有效地提高輸出電流。 可實現自動關斷和電池 示警的便攜式儀器電源 圖4是本文設計的便攜儀器電源。這個便攜式電源可以使用電池和交流電源兩種方式供電。在沒有插接交流輸入的情況下，電源繼電器JDP沒有吸合它的常閉節點和MAX1672的輸出閉合，使得MAX1672的輸出作為系統的供電電源VCC。圖中的MAX1672工作于圖2所示的5V輸出的工作模式。特別值得注意的是電池報警電路和MAX1672關斷電路的設計，本文通過RPO0和RPO1的分壓來產生檢測電壓VPGI，它是電池輸入電壓的一個真實反映，當輸入電壓下降到一定程度時(具體說就是下降到RPC1*VBATIN/(RPO1+RPO1) Vref)，出于省電的考慮，RPO2取得非常小，這有可能使經過一個三極管放大的電流無法驅動一個發光二極管，所以本文采用了達林頓接法。當報警發光二極管亮時仍然不更換電池，則電池的輸出將繼續降低，當VPGI低于經過電位器RajPO分壓Vref產生的電壓時，開集電極端的比較器LM393的輸出三極管將導通，使ONA的電壓為0，此時MAX1672將被強制關閉。 圖4 用MAX1672設計的便攜式電源 當需要更換電池或者使用交流電源時，插接好交流電后，從LOWACIN插座得到交流輸入，經過整流的電源吸合了電源繼電器JDP，此時可以在不斷電的情況下繼續使用便攜式儀器，為了防止繼電器動作遲緩所帶來的電路瞬間掉電情況的發生，必須在VCC和地之間接一個足夠大的電解電容，使電源只產生微小的切換波動。 |
