增加電池備份

　　在很多太陽能供電應(yīng)用中，當太陽能電池功率不足時，由備份電池供電。圖 2 顯示了一個應(yīng)用，與之前的實例相比，本圖中轉(zhuǎn)換器增加了一個硬幣型鋰離子主電池和幾個外部組件，以在萬一光源不能提供維持 VOUT 所需的必要功率時，作為備份電源使用。在這個例子中使用了 LTC3129，允許 VOUT 針對 3.2V 來設(shè)定，以更好地與硬幣型電池電壓相匹配。

　　在這個例子中，電池放置在轉(zhuǎn)換器的輸出端，設(shè)定 LTC3129 以調(diào)節(jié) VOUT 略高于電池電壓。這樣就可確保，無論何時，只要 VOUT 可以有太陽能輸入供電，在電池就沒有負載。萬一由于給負載供電的光照不足而導致 VOUT 下降，那么 LTC3129 的 PGOOD 輸出就降低，負載就從轉(zhuǎn)換器輸出端切換到電池端，從而保持 VOUT 等于電池電壓，轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出電容器能夠進行再充電 (如果有光照可用)，從而使負載能夠借助 PGOOD 信號周期性地從電池切換至轉(zhuǎn)換器。采用這種方法以后，負載會盡可能由太陽能輸入供電，電池則僅以分時方式使用，從而延長了電池壽命。

　　圖 2：使用硬幣型備份電池的太陽能供電轉(zhuǎn)換器

　　在 VCC (因此也是 PGOOD) 有效之前，連接從 PGOOD 至 VCC 的二極管用來在啟動時保持 PGOOD 為低電平。

　　選擇在哪里放置備份電池

　　在前述例子中，備份電池放置在輸出端。就輕負載應(yīng)用而言，這么做的優(yōu)點是，電池不會暴露于相對較高的轉(zhuǎn)換器啟動輸入電流突發(fā)之下，因為電池有可能是低容量和具高內(nèi)部阻抗。這種突發(fā)會導致較大幅的電池電壓下降和內(nèi)部功耗，從而縮短電池壽命。

　　將備份電池放置在轉(zhuǎn)換器輸出端的缺點是，電池電壓與想要的輸出電壓必須良好匹配，電池必須具備相對平坦的放電曲線，以便合理保持 VOUT 穩(wěn)定。3V 鋰離子電池滿足所有這些要求。

　　將備份電池放置在轉(zhuǎn)換器的輸入端，允許電池電壓與想要的輸出電壓不同，但是電池必須能夠承受轉(zhuǎn)換器啟動或負載瞬態(tài)時產(chǎn)生的較大電流。備份電池如果放置在輸入端，那么就長壽命應(yīng)用而言，鋰亞硫酰氯電池一般是較好的選擇。它可以與太陽能電池進行二極管 “合路” 連接，或者用類似于圖 2 所示的方法，用 MOSFET 開關(guān)連接和斷接備份電池。

　　5V 轉(zhuǎn)換器無縫地用各種輸入源工作

　　圖 3 說明，LTC3129-1 能夠以少的外部組件，在多種負載和輸入電壓情況下以高效率工作。在這個例子中，輸出已經(jīng)用 VS1 – VS3 引腳針對 5V 電壓設(shè)定，可以由 5V USB 輸入、各種電池或者 3V 至 15V 交流適配器供電。在軍用無線電設(shè)備等至關(guān)重要的現(xiàn)場應(yīng)用中，能夠靈活無縫地用多種電源工作是非常有價值的。

　　圖 3：多輸入 5V 轉(zhuǎn)換器

　　LTC3129-1 在休眠模式時 IQ 僅為很低的 1.3μA，加之高阻抗內(nèi)部反饋分壓器，所以該器件能夠在很寬的負載范圍內(nèi)保持高效率，如圖 4 所示。當負載電流僅為 100μA 時，效率在幾乎整個 VIN 范圍內(nèi)均為大約 80%。這個特點很重要，在大量時間處于低功率狀態(tài)的應(yīng)用中，可延長電池壽命。

　　圖 4：圖 3 所示 5V 轉(zhuǎn)換器的效率隨 VIN 和負載的變化

　　電壓階躍響應(yīng) (VIN 從 5V 階躍至 12V) 如圖 5 所示，圖中顯示了重負載和輕負載情況下的 VOUT。在 200mA 負載時，該器件以 PWM 模式工作，VOUT 過沖僅為 150mV (3%)。在 10mA 負載時，該器件以突發(fā)模式工作，突發(fā)紋波為 100mVPK-PK (2%)，由于電壓階躍而產(chǎn)生了低于 100mV 的 VOUT 過沖。

　　圖 5：圖 3 所示 5V 轉(zhuǎn)換器的電壓瞬態(tài)響應(yīng)

　　VCC 引腳是內(nèi)部 LDO 的輸出，從 VIN 產(chǎn)生標稱 3.9V 電壓以給 IC 供電。這個 LDO 設(shè)計為可以從外部向后驅(qū)動至高達 5V。本例中顯示，在 VOUT 至 VCC 之間連接了一個可選自舉二極管。

　　增加這個外部自舉二極管有兩個優(yōu)勢。首先，它提高了低 VIN 時的效率，并通過向內(nèi)部開關(guān)提供更高的柵極驅(qū)動電壓以提供很大的負載電流，從而降低了 RDS(ON)。另外，在高 VIN 和輕負載時，它通過降低用來產(chǎn)生 VCC 內(nèi)部 LDO 中的功率損耗以提高效率。(請注意，VCC 引腳禁止升高至高于 6V，所以它不能用二極管連接至更高的輸出電壓。)

　　增加一個自舉二極管的第二個優(yōu)勢是，允許以較低的 VIN 工作。啟動之后，如果 VCC 保持高于其 2.2V 低值 (在本例中靠輸出電壓保持)，那么轉(zhuǎn)換器就能夠以低至 1.75V 的更低輸入電壓工作，在這里達到了固定的內(nèi)部 VIN UVLO 門限。這種能力使可用電壓范圍有了足夠大的擴展，因此有可能用兩個幾乎沒電的堿性電池運行。請注意，如果電池電壓低于 2.4V，轉(zhuǎn)換器關(guān)斷 (或者 VOUT 短路)，那么該 IC 就不能重新啟動。