#電源設計 #可攜式裝置電池 #同步升降壓轉換器 #低壓差線性穩壓器LDO #單端主電感轉換器SEPIC #最大功率點控制MPPC
【告別多個電源轉換器！升壓、降壓同步讓系統電壓更穩定】
由於存在非理想或多個輸入電源、暫態干擾及儲存元件充放電，DC/DC 轉換器的輸入電壓往往在寬廣的範圍內產生變化，升降壓 DC/DC 轉換器是電源設計者用來因應此類變化的最有用工具之一。單一電感、同相升降壓轉換器可無縫降低或升高輸入電壓並調節輸出電壓——無論輸入高於、等於或低於輸出時，升降壓轉換器都能彈性因應，可代替兩個 IC (一個單獨的降壓轉換器或一個低壓差線性穩壓器 LDO，加上一個升壓轉換器)，進而大幅度延長可攜式系統的電池壽命，亦可節省印刷電路板 (PCB) 上佔用的空間／面積。
在多個潛在電源的情況下，升降壓轉換器會依電源不同，在完全降壓或升壓模式下運行；但在電源備份應用中，儲存元件放電的放電電壓曲線橫跨所需要的固定輸出，升降壓轉換器將採兩種模式操作。除了消費性產品外，不同應用電源配置的輸入／輸出電壓範圍變化都很大；例如，標準工業電源匯流排電壓為 24V 或 12V。大多數系統都需要多個良好穩定的電源軌供電，較低電壓的電源軌一般由降壓穩壓器或 LDO 供電；不過，若是為感測器和類比元件 (運算放大器、電動機或收發器) 供電，就需要「穩定的」電源軌。
取決於電源匯流排狀態或系統組態，很多這些系統既需要降壓轉換、又需要升壓轉換；升降壓轉換器能彈性運用各種輸入電源運行，將設計中所需的電源轉換器數量和物料清單中的數目降至最低。在汽車應用中，12V 汽車電池是所有電子系統的主電源；但標稱 12V 在冷啟動時可能降至 3V、在拋載時可能上升至近 40V (受到暫態電壓抑制器的限制)，這種環境對電子產品造成嚴酷考驗。很多內部系統都會遇到 24V 雙倍的電池電壓 (例如拖車快速啟動時)。這些極端電壓情況及引擎罩內可能出現的極端高溫，都要求使用堅固可靠的電子系統。
因此，採用「升降壓轉換器」產生系統電壓是審慎作法。航空／軍用環境也可能藉不同電池配置和太陽能電池板運行，故電源亦須因應非常寬廣的輸入電壓範圍；另有些應用要求接受多種不同輸入源，以便任何能源都可自動為系統供電，這類系統一般還要求寬廣的工作溫度。長久以來，既需降壓、又需升壓運行的設計一直是透過多個電源轉換器實現；儘管也能使用 SEPIC (單端主電感轉換器) 等可替代性拓撲、設計上亦較簡單，但效率比同步升降壓轉換器約低 10%，且需兩個電感和一個大電流耦合電容，將提高複雜性和潛在雜訊並縮短電池壽命。
延伸閱讀：
《以新型超低 IQ 升降壓轉換器超越傳統供電方案》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/0713/36006.html
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