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用MAX1606设计高效率升压电源

助工
2008-07-17 07:17:25    评分
数字万用表类便携式仪表的工作电流都很小,因内部电路都要求用较高的电压供电,因此,一般都采用9V叠层电池供电。但叠层电池的能量价格比很低,且不易买到,不仅给使用者提高了使用成本,同时还带来不便。本文介绍一种用电流控制型升压开关稳压电源集成电路MAX1606设计制作的高效率升压电源电路,用两节5号干电池或两节1.2V的充电电池供电,输出电压可升高到9V。供用户改造用叠层电池供电的便携式仪表,或生产厂家将用叠层电池供电的便携式仪表设计成用两节5号干电池或两节1.2V的充电电池供电,以提高这类便携式仪表的性能,降低使用成本,方便用户。

  MAX1606简介

  MAX1606是Maxim公司生产的电流控制型升压开关稳压电源专用集成电路,采用超小型扁平双列8脚封装,外围电路简单。用其设计制作的升压开关稳压电源体积小、效率高,特别适合于便携式仪表使用。MAX1606是低功耗CMOS型集成电路,内部电路结构方框图如图1所示。

   
    图1

  各引脚功能如下:1脚BATT为外接电源电压输入端,接电源正极,输入电压范围0.8~5.5V,极限电压为6V,内部接PMOS电源开关控制管,在关闭状态下漏电流约为0.1μA;2脚FB为反馈电压输入端,内部接误差放大器的同相输入端,反向输入端的基准电压是1.25V;3脚Vcc为开关稳压电源脉宽调制器的电源电压输入端,PWM的工作频率是500kHz,工作电压范围为2.4~5.5V,极限电压为6V,正常工作电流约为160μA,在关闭状态下漏电流约为0.1μA;4脚GND为接地端;5脚LX内接NMOS主开关管漏极,外接升压电感,开关管的最大允许电流为0.5A,极限电压为30V;6脚LIM为开关管最大工作电流限制设置输入端,接Vcc时,开关管最大限制电流为500mA,悬空时,开关管最大限制电流为250mA,接地时,开关管最大限制电流为125mA;7脚SHDN为开关电源启/停控制端,高电平开启,低电平关闭,在关闭状态下电路的耗电可忽略不计;8脚SW为升压电感外接端,在工作状态相当于直接与1脚相连。

  典型应用电路

  MAX1606的典型应用电路如图2所示。C1、C2采用超小型高频低损耗电解电容。L为高频小型电感器,电感量为10~100μH。如L的电感量大,可减小输出电压的纹波,同时电源的效率也略有提高。D最好选用正向压降小、开关特性好的肖特基二极管。如果负载的工作电流很小(如数字万用表的工作电流为3~5mA),也可采用开关二极管(如1N4148),只是电源的效率略有降低。输出电压Vo=1.25(1+R1/R2),改变R1与R2的比值可调节输出电压的大小。

   
    图2

  设计电路板时应使各元件的连线尽可能短,为防止开关稳压电源的高频电磁辐射对A/D转换器产生干扰,电源部分可加屏蔽罩,并且远离A/D转换器。

  对于采用电池供电的便携式仪表,考虑到电池供电电压的不稳定性,都允许有较宽的电压波动范围。如数字万用表的标称供电电压为9V,实际供电电压在7.5V以上时就可保证其测量精度。由于MAX1606具有稳压功能,对标称供电电压为9V的数字万用表,只要将升压开关稳压电源的输出电压设计为8V就可以了,可延长电池的使用时间。

  MAX1606内部脉宽调制器的电源电压Vcc的范围是2.4~5.5V,若Vin使用3节1.2V的充电电池,可做成充电式交、直两用的便携式仪表。如果用干电池供电,要用3节干电池串联。对于数字万用表来说,如果使用3节5号干电池,由于仪表本身体积的限制,只能用7号电池,其经济性与9V层叠电池相比优势不大。如果使用2节5号干电池供电,则电压降到2.4V以下时电路将自动关闭,电池的能量不能全部使用。因此,该电路不适宜采用2节干电池供电。

  MAX1606的改进应用电路

  MAX1606的改进应用电路如图3所示,该电路可采用两节干电池供电。电路中的D2、C3构成开机瞬间Vcc的升压电路,利用集成电路内部的电源启/停控制端功能,当K拨在下端时,SHDN=0,电源关闭,C3被充电到Vc3≈Vin-0.6V,此时电路的耗电量可忽略不计;当K拨在上端的瞬间,Vcc=Vin+Vc3,同时SHDN=1,电路启动,启动后由Vout对Vcc端供电,供电电压约为4.4V。

   
    图3

  由于C3的升压作用,即使Vin降低到1.6V,在启动瞬间Vcc端的电压可达到2.6V,电路仍能正常启动。因此,电源电路的有效输入电压Vin的下限可降低到1.6V。两节5号干电池或两节1.2V的充电电池的能量可全部得到释放,提高了电池能量的利用率。同时使电源电路可采用两节5号干电池或两节1.2V的充电电池供电。

  实验测试与数据分析

  实验时用DT980D数字万用表测试电池的放电时间。从DT980D数字万用表的低电压驱动电路,引出驱动信号到报警电路,当万用表的工作电压降到7.5V,万用表显示低电压指示符时报警器同时报警。放电时间是从装入电池按下万用表的电源开关到万用表显示低电压指示符为止的时间。

    测试两种不同型号的全新9V叠层电池的放电时间,分别是40小时和30小时,平均放电时间为35小时。测试两种不同型号的全新两节5号干电池的放电时间,分别是145小时和135小时,平均放电时间为140小时。

  两节5号干电池的的价格和一块9V叠层电池的价格差不多,但两节5号干电池在数字万用表中的使用时间是一块9V叠层电池的4倍。因此,用两节5号干电池给数字万用表供电的费用是用一块9V叠层电池供电的1/4。

  将数字万用表类便携式仪表的供电方式,由9V叠层电池供电改为两节5号干电池或两节1.2V的充电电池供电,不论是经济性还是使用的方便性都是有利的,而且供电电压稳定,可提高产品的档次。若生产厂家将用叠层电池供电的便携式仪表设计成用两节5号干电池或两节1.2V的充电电池供电,一定会受到用户的欢迎,赢得更多的用户。

  在图3的MAX1606的改进应用电路中,改变电路中反馈电阻的比例,输出电压可在6~22V范围内调节,用两节1.2V的充电电池供电,输出电压在22V时,输出电流可达20mA以上,可用于工作电流小、内部电路要求用较高电压供电的各种便携式仪器仪表。 信息来源:(张新安)




关键词: MAX1606     设计     高效率     升压     电源     数字         

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