一、直流-直流转换器的输出电压特性
与完全关闭输出的降压DC-DC转换器不同,升压DC-DC转换器在关闭时通常在输出端保持恒定电压。输入电压通过电感器、电容器和二极管等路径到达输出。输出电压等于输入电压减去整流二极管的正向压降。尽管该残余电压较低,但它可能会导致负载电路发生故障,特别是在对整流二极管的功耗要求较高的应用中,例如便携式设备或电池供电系统。
二、同步整流模式的特殊操作
同步整流DC-DC转换器使用MOSFET作为高侧开关。即使关闭,由于高侧开关中的寄生二极管,电路中仍然存在传导路径。这种寄生效应导致输出电压保持在输入电压减去寄生二极管的值。尽管正向压降较低,但某些负载电路可能会出现故障,并且在待机模式下功耗增加等问题不可忽视。
三、待机功耗的影响
即使升压DC-DC转换器关闭,输出端的分压电阻也会消耗恒定电流。这种耗散在传统双极IC中尤其明显。由于输入偏置电流较大,必须有足够的电流流过分压电阻以保持输出稳定性。偏置电流降低至纳安范围后,待机功耗显着降低。然而,对于需要极低功耗的应用,例如物联网终端和传感器节点,待机功耗仍然是优化的重点。
四、背栅控制技术的优化效果
解决上述问题需要一些现代电源管理技术。通过将背栅控制技术引入管理IC,该技术可以通过施加恒定偏置电压来有效消除寄生二极管的影响。应用高端MOSFET的背栅控制时,当关闭时,输出电压降至零。这样可以完全切断负载的供电,从而避免负载电路发生故障,并显著降低待机功耗。背栅控制技术是实现高效、低功耗升压性能的重要手段。
五、解决方案和优化建议
开发工程师可以优化断态升压DC-DC转换器特性的各个方面。一方面,可以选择具有背栅控制的电源管理IC,从本质上消除寄生电压。另一方面,可以通过增加分压器的电阻值或引入关断负载开关来进一步降低待机功耗。此外,还可以调整电压阈值以提高抗故障能力。
总结
升压DC-DC转换器的断电电路特性对系统性能有重要影响。通过详细了解其运行情况并根据实际需求进行优化,可以有效提高系统的效率和可靠性。在现代电子设备中,选择正确的电源管理解决方案并实施正确的电路设计是实现高性能和低功耗的关键。
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