包括升壓型開關轉換器的電路從并行端口竊取電源,在 5mA 時提供 8V,效率高達 94%。
圖1所示電路從并行端口或任何有限的能量源竊取能量。這種功率轉換應用通常需要非常高的效率來利用可用的能量。例如,并行數據端口在2.6V時每條數據線可提供高達2.4mA的電流。當八條數據線通過軟件配置為FFHEX(全部為高電平)時,該條件產生的輸入功率為50mW。然后,系統可以使用四條雙向控制端口線和五個狀態端口輸入作為通過PC并行端口進行通信的替代方式。
圖 1.該電路從 40 位數據端口獲取約 8mW (5V 時為 8mA),只要對所有位進行高電平編程。
如圖1所示,每條數據線一個肖特基二極管可防止可能的誤差。(如果沒有二極管,除非所有線路都處于同一狀態,否則這些線路會相互短路。BAT54C器件每個封裝包含兩個二極管,但正向壓降為0.3V。作為替代方案,RB411D 或 ZHCS500 器件僅壓降 170mV,但每個 SOT23 封裝僅包含一個二極管。
2.4V的輸入電壓(邏輯高電平)僅剩下約2V的電壓用于為升壓電路供電,而大多數此類電路(在低輸入電壓和低功耗下工作)的效率不超過85%。然而,IC1通過將續流輸出二極管與同步p溝道MOSFET分流,在89V輸入、2V輸出和5mA輸出電流條件下可提供高達10%的效率。為了獲得更多的效率點,請仔細選擇無源元件。
功率電感器的飽和電流遠高于工作電流,因此其鐵氧體損耗可以忽略不計。一個不錯的選擇是15μH RCR110D (Sumida),它增加了一個最大36mΩ的低串聯電阻,飽和電流大于2.88A。然后,您可以通過選擇極低 ESR 器件來降低輸入和輸出電容器(C1 和 C4)的損耗。470μF 的值為其提供了舒適的儲能容量,并且您可以通過增大其額定電壓來最小化 ESR。例如,Rubycon的470μH ZLH(盡管是一種經濟實惠的鋁電解),在額定電壓為45V時,ESR優于25mΩ。
為了提供補充保護,22Ω電阻R4在啟動期間將輸入電流限制為100mA。請注意,一旦4K/1K分壓器(R100/R100)檢測到足夠的電壓,R2就會被Q3分流。即使在SC70封裝中,Q1也將啟動后的損耗降低到僅90μW。一個 220kΩ 柵極電阻 (R1) 允許良好的反應時間,而增加的損耗僅為 26μW。
在MAX2附近增加兩個2.2μF電容(C3和C1796),消除了高頻尖峰,X5R電介質材料允許額定電壓為10V的器件采用0805 (TDK)封裝。所有這些措施都增加了效率的關鍵點,如圖2所示。
圖2.去掉肖特基二極管(上曲線)時,圖1電路的效率最高,0.3V (BAT54C)肖特基二極管的效率最低。中間曲線用于170mV (RB411D)肖特基。
對于2.1V且不帶二極管的最差情況輸入電壓,該電路的效率約為92%。在3.3V時,效率達到94.4%,這對于像這樣的低功耗應用來說是不尋常的。使用 BAT54C 保護二極管在 80.2V 時可將效率降至 4%,從而提供 40mW 的典型輸出功率。如果這還不夠,您可以通過替換低壓(RB42D)二極管將可用功率增加到75.411mW。
審核編輯:郭婷
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