電源供應器最重要的設計需著重於成本、效能、輸出漣波以及雜訊考量。小體積與電池續航力強度更是消費者對可攜式裝置的基本要求。想要達到更長的電池續航力，整個系統必須達到最高的省電效能。高效能可降低耗電量，讓終端產品能採用更小的體積且更具彈性的造型設計。

高效升壓DC-DC轉換器是可攜式設計的關鍵元件。包括無線滑鼠在內的許多應用，都需要AA或AAA的電池供電，為電源供應器設計者提出許多挑戰。高效升壓的DC-DC轉換器，必須從850mV與1.5V的電源，產生3.3Ｖ的輸出電流。奧地利微電子AS1322單電池能滿足這方面的要求，它整合定頻、內部補償的同步轉換器，採用薄型3mm × 3mm × 1mm的6針腳SOT封裝。使用超薄型的電感器（inductor）和陶瓷電容器（ceramic capacitor），1.2MHz固定開關頻率可大幅減少的面積。

AS1322採用薄型SOT封裝，只要搭配幾個元件，佔用7mm × 9mm的電路板空間，即能組成一個高效能3.3Ｖ/150mA的單電池轉換器。當電壓範圍在25mA至80m之間，輸出電流時（1.5Ｖ），單電池可達到90％以上的轉換效率。雖然外部的低電流蕭特基二極體（Schottky Diode）不是必要配備，但在更高的輸出電流時，將達到最高效能。

如(圖一)所示，AS1322整合速率介於0.35Ω（N）到0.45Ω（P）的低閘電荷內部開關，並促使轉換器達到高效能。在所有運作溫度範圍內，電流開關限制一般為850mA，使用電力飽滿的單顆鹼性AA電池輸出功率可達0.66W，兩顆可達2.5W。電流控制模式帶來優異的輸入與輸出負載功能。斜率補償（當工作週率超過50％時，需要防止半調波的不穩定）與電路系統鑲嵌在一起，不論輸入電壓量多高，都能維持穩定的電流門檻。

《圖一　AS1322內部模塊圖》

內部回饋迴路補償機制，能取代外部元件需求，有效降低整體成本，並簡化設計流程。省電運作（AS1322A）模式能在低負載（額定負載電流ILOAD<3mA）模式下提升轉換效能，當需要啟用電源轉換器時，可讓輸出電壓調節維持在1％之內。此外，當輸出電壓維持在調節範圍時，轉換器就會切換至睡眠狀態，可大幅降低閘極充電的損耗以及靜態電流。而AS1322B不具備省電模式，在整個運作範圍內維持固定的脈衝寬度調變（PWM）。

此模式能提高靜態電流，在相同頻率的關鍵應用中，固定頻率的脈衝寬度調變（PWM）是相當重要的因素。否則AS1322A與B就相同無異。關機時電流維持小於1μA，這個接腳的磁滯現象支援單一升壓電阻持續電壓輸入（VIN）的運作。關機時應注意，VOUT維持低於VIN的600mV不穩電壓。若處於關機模式時，記憶體或即時時脈仍須持續運作，這項功能就能發揮相當大作用。

藉由改變分壓器的電阻值，即可輕鬆改變輸出電壓。可參考(公式一)，其中R1與R2如圖一所示。

Vout = 1.23V(1 + (R1/R2) -----(1)

當AS1322在輸入電壓低於1V的環境下運作，能提供電壓範圍介於2.5V至5V間的可調節輸出電壓。啟動後，AS1322會持續在輸入電壓0.65V的環境下運作，唯一限制是輸入電流是否能提供充足的電力。此功能取代大型的輸入旁通電容器，協助業者進一步節省電路板空間與成本。且在0.65V輸入電壓下運作的能力，能讓產品從將耗盡的電池中延長續航力。無線滑鼠單電池的續航力介於AS1322與其他相似元件之間，顯示AS1322在相同的測試條件下，能提供多出6小時的運作時間。AS1322增加40%的運作續航力，讓執行最終結果獲得顯著的優勢。兩者的比較如(圖二)所示

《圖二　單電池續航力的延伸》

當升壓轉換器處於不連續的模式時(在進行啟動電源步驟前，電感電流低於零)，電磁干擾(EMI)議題是相當困擾的問題。為降低潛在干擾，於內部配置一個100Ω的阻尼電路，連結在電感旁，當電感電流為零及元件關閉時，即能發揮降低干擾的效果。

電磁干擾（EMI）與整體效能品質，會受到印刷電路板配置的影響。AS1322的高速運作性能需要考量電路板的設計，不精確的技術很難達到所要求的效能目標。(圖三)顯示在N電路與P電路內部切換（如圖一所示），運作循環中涉及到大量同時執行的電路。SW-pin、VIN-pin、CIN、COUT以及接地等電路，應縮短並加寬通道，以達到最低的阻抗損失與最低的游離電感。

《圖三　一完整循環的電感電流通道 》

如(圖四)為顯示一建議的元件配置圖。大範圍的接腳銅質區域，能降低晶片溫度。最理想的作法是採用獨立接地面的多層機板，但並非絕對必要的元件。

AS1322A 與B 採用薄型 SOT 封裝，是極小巧的高效升壓DC-DC轉換器。保證支援單電池運作模式。外部元件數量已減至最少，而且效能與易用性絲毫不減。

《圖四　單層元件配置 》

---作者為奧地利微電子應用工程師---

AS1322 Technical Article

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