DC-DC｜基礎篇

升壓型DC-DC轉換器的最大輸出電流輸入輸出電壓和元件常數對最大輸出電流的影響

2025.02.13

重點

・負載電流相同時，輸入電壓越低，輸入所需的電流越大，流向低側開關的電流也越大。

・在電池驅動的情況下，不僅要考慮輸入電壓下降問題，還需要考慮由於電池內阻上升而導致的電池端子電壓下降、以及因電池端子電壓下降導致電流進一步增加這種惡性循環。

・輸入輸出電壓的組合和元件常數對最大輸出電流的影響
・使用電池驅動時要注意：當輸入電壓降低時，最大輸出電流會減小

第三個（最後一個）主題是“輸入電壓和最大輸出電流”。

輸入輸出電壓的組合和元件常數對最大輸出電流的影響

在能量來源是電池的情況下，由於輸入電壓會出現波動，因此需要注意使用時電池電壓會降到多少伏，以及最低電壓時可輸出的電流是多少。

以乾電池為例，假設新電池的電壓為1.55V左右，終止電壓為0.9V，那麼當將兩節乾電池的電壓提升至3.3V時，輸入電壓將從3.1V開始，並一直使用到終止電壓1.8V。需要注意的是，在升壓轉換器的情況下，輸入電流會隨著輸入電壓的降低而變大。當輸入功率為3W時，如果輸入電壓為3V，則輸入電流為1A。但當輸入電壓降至1.8V時，電流將增加至1.67A。

使用電池驅動時要注意：當輸入電壓降低時，最大輸出電流會減小

如果採用穩壓電源供電，由於穩壓電源具有電流供給能力，所以即使在1.8V的供電電壓下工作也不會出現問題。但如果採用電池供電的話，由於電池內阻會隨著電池電壓的下降而變大，因此當電池電壓下降、電池內阻增大、電流增加時，電池端子電壓會顯著降低。當輸入電流因供給電壓的下降而進一步增加時，由於導通損耗以“電流的平方”增加，功率轉換效率η降低，輸入電流進一步增加。這會形成電池電壓進一步下降、輸入電流進一步增加的惡性循環，並使電源電壓快速降至可工作的最低輸入電壓以下。可能會發生即使電池仍有剩餘電量，但負載電流一增加電源就會關斷，設備突然無法使用的情況。

電池的內阻與電池的種類也密切相關，新電池的內阻約為數十mΩ，但在其使用壽命的末期，會增加至數百mΩ～數Ω的程度。為了防止設備執行時間變短和系統意外停機，需要注意電池的內阻。
* 除了乾電池外，鋰離子等二次電池的內阻也會隨著電池剩餘電量的減少而增加。

內阻還很低的電池/電池剩餘電量減少,內阻很高的電池

在可以監測電池電壓的情況下，隨著電池電壓的降低，通過切換到低功耗工作模式（比如減慢CPU時鐘、降低負載電流峰值等），即使電池的內阻上升，也可以抑制電池端子電壓的下降。雖然在電池壽命的末期電子設備的處理能力會下降，但這種低功耗工作模式可以有效防止意外斷電，並有效利用電池的剩餘電量來保存運行資料，以及確保系統的安全關閉時間。

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