增加电池备份
在很多太阳能供电应用中,当太阳能电池功率不足时,由备份电池供电。图 2 显示了一个应用,与之前的实例相比,本图中转换器增加了一个硬币型锂离子主电池和几个外部组件,以在万一光源不能提供维持 VOUT 所需的必要功率时,作为备份电源使用。在这个例子中使用了 LTC3129,允许 VOUT 针对 3.2V 来设定,以更好地与硬币型电池电压相匹配。
在这个例子中,电池放置在转换器的输出端,设定 LTC3129 以调节 VOUT 略高于电池电压。这样就可确保,无论何时,只要 VOUT 可以有太阳能输入供电,在电池就没有负载。万一由于给负载供电的光照不足而导致 VOUT 下降,那么 LTC3129 的 PGOOD 输出就降低,负载就从转换器输出端切换到电池端,从而保持 VOUT 等于电池电压,转换器的输入和输出电容器能够进行再充电 (如果有光照可用),从而使负载能够借助 PGOOD 信号周期性地从电池切换至转换器。采用这种方法以后,负载会尽可能由太阳能输入供电,电池则仅以分时方式使用,从而延长了电池寿命。

图 2:使用硬币型备份电池的太阳能供电转换器
在 VCC (因此也是 PGOOD) 有效之前,连接从 PGOOD 至 VCC 的二极管用来在启动时保持 PGOOD 为低电平。
选择在哪里放置备份电池
在前述例子中,备份电池放置在输出端。就轻负载应用而言,这么做的优点是,电池不会暴露于相对较高的转换器启动输入电流突发之下,因为电池有可能是低容量和具高内部阻抗。这种突发会导致较大幅的电池电压下降和内部功耗,从而缩短电池寿命。
将备份电池放置在转换器输出端的缺点是,电池电压与想要的输出电压必须良好匹配,电池必须具备相对平坦的放电曲线,以便合理保持 VOUT 稳定。3V 锂离子电池满足所有这些要求。
将备份电池放置在转换器的输入端,允许电池电压与想要的输出电压不同,但是电池必须能够承受转换器启动或负载瞬态时产生的较大电流。备份电池如果放置在输入端,那么就长寿命应用而言,锂亚硫酰氯电池一般是较好的选择。它可以与太阳能电池进行二极管 “合路” 连接,或者用类似于图 2 所示的方法,用 MOSFET 开关连接和断接备份电池。
5V 转换器无缝地用各种输入源工作
图 3 说明,LTC3129-1 能够以少的外部组件,在多种负载和输入电压情况下以高效率工作。在这个例子中,输出已经用 VS1 – VS3 引脚针对 5V 电压设定,可以由 5V USB 输入、各种电池或者 3V 至 15V 交流适配器供电。在军用无线电设备等至关重要的现场应用中,能够灵活无缝地用多种电源工作是非常有价值的。

图 3:多输入 5V 转换器
LTC3129-1 在休眠模式时 IQ 仅为很低的 1.3μA,加之高阻抗内部反馈分压器,所以该器件能够在很宽的负载范围内保持高效率,如图 4 所示。当负载电流仅为 100μA 时,效率在几乎整个 VIN 范围内均为大约 80%。这个特点很重要,在大量时间处于低功率状态的应用中,可延长电池寿命。

图 4:图 3 所示 5V 转换器的效率随 VIN 和负载的变化
电压阶跃响应 (VIN 从 5V 阶跃至 12V) 如图 5 所示,图中显示了重负载和轻负载情况下的 VOUT。在 200mA 负载时,该器件以 PWM 模式工作,VOUT 过冲仅为 150mV (3%)。在 10mA 负载时,该器件以突发模式工作,突发纹波为 100mVPK-PK (2%),由于电压阶跃而产生了低于 100mV 的 VOUT 过冲。

图 5:图 3 所示 5V 转换器的电压瞬态响应
VCC 引脚是内部 LDO 的输出,从 VIN 产生标称 3.9V 电压以给 IC 供电。这个 LDO 设计为可以从外部向后驱动至高达 5V。本例中显示,在 VOUT 至 VCC 之间连接了一个可选自举二极管。
增加这个外部自举二极管有两个优势。首先,它提高了低 VIN 时的效率,并通过向内部开关提供更高的栅极驱动电压以提供很大的负载电流,从而降低了 RDS(ON)。另外,在高 VIN 和轻负载时,它通过降低用来产生 VCC 内部 LDO 中的功率损耗以提高效率。(请注意,VCC 引脚禁止升高至高于 6V,所以它不能用二极管连接至更高的输出电压。)
增加一个自举二极管的第二个优势是,允许以较低的 VIN 工作。启动之后,如果 VCC 保持高于其 2.2V 低值 (在本例中靠输出电压保持),那么转换器就能够以低至 1.75V 的更低输入电压工作,在这里达到了固定的内部 VIN UVLO 门限。这种能力使可用电压范围有了足够大的扩展,因此有可能用两个几乎没电的碱性电池运行。请注意,如果电池电压低于 2.4V,转换器关断 (或者 VOUT 短路),那么该 IC 就不能重新启动。








