應用于太陽能電池供電的升壓電路的討論

中心論題：

輸入電壓情況下，開關器件的驅動問題

輸入電壓情況下，升壓電路的啟動問題

輸入電壓情況下，最大占空比的問題

解決方案：

在DC/DC升壓電路采用直接從輸入供電或從輸出供電

在原有的DC/DC基礎上增加一個啟動電路

便攜式產品一般都采用電池供電，而因為成本和體積方面的考慮，在設計上有減少使用電池數量及體積的趨勢，而電池數量如果減少了，就會導致電源電壓比設備所需要的工作電壓要低，這時就需要用到DC/DC升壓電路。另外，因為全球能源問題，各種各類的電池使用已備受關注了，其中包括太陽能電池。

一般單節太陽能電池最低電壓在0.4-0.7V之間，在這樣低的輸入電壓情況下，就會遇到以下三大問題：

開關器件的驅動問題

現在的DC/DC升壓電路一般有兩種供電方式，一種是直接從輸入供電，一種是從輸出供電。如果是從輸入供電則正常情況下驅動NMOS的高電平最多等于輸入電壓，當輸入電壓很低時，需要選取開啟電壓也很低的NMOS，而如果是選擇輸出供電就可以在EXT驅動端獲得等于升壓后電壓的更高的驅動電壓，這樣不僅可以使NMOS更容易開啟，而且可獲得更低的Rdson來提高效率。當然這些都是在IC啟動工作的前提下，但是當電源電壓低于整個IC的啟動電壓時，后者由于會經過一個二極管，甚至會比前者更難以啟動，于是帶來一個問題，如何來啟動這顆IC?

升壓電路的啟動問題

傳統DC/DC的工作電壓一般都在1.0V以上，而如果輸入電壓降到0.6V以下，DCDC的內部電路不能正常工作。 這時，我們就需考慮在原有的DC/DC基礎上增加一個啟動電路。這個電路需要包括以下幾個主要部分：在低至0.3V仍然可以工作的振蕩器，充電泵倍壓電路，以及電壓檢測比較器。

基本工作狀況如下：首先0.3V接入，振蕩器工作，之后充電泵開始倍壓，當得到所需要的IC驅動電壓，則向IC的VDD供電，當IC進入正常工作后，再由輸出供電來代替啟動電路的供電，此時啟動電路進入休眠。升壓電路正常工作后，人們會關心自己能得到的最高電壓是多少。這就引出另一個問題，最大占空比能到多少?

最大占空比的問題

對與超低輸入升壓電路來說，為了取得高的輸出電壓，必須要有大占空比的支持。

在連續電流模式下，占空比(Duty)的計算公式為Duty=1-Vin/Vout。按照這個公式來計算，如果是輸入0.5V時而輸出想要得到5V的升壓電路，最大占空比為90%，一般的升壓電路的占空比為80%～90%，這樣是不能完全滿足要求的。

理論上占空比越大，最大升壓能力越強(當然占空比不能像降壓一樣到達100%)，但由于非理想因素：電感寄生電阻、驅動管內阻、肖特基正向壓降等等，占空比大到一定的程度后，其升壓能力反而會變差。因此需要改善以上非理想因素，得出一個合適的足夠高的占空比，來滿足我們升壓的需求。

總之，解決了上述的三個問題就可以使太陽能單節供電這樣需要超低電壓輸入啟動的升壓電路的設計的問題迎刃而解。