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电池/USB电源输入后能否BOOST“小幅”升压再LDO后供电?

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出3670入191汤圆

发表于 2022-3-3 08:40:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
情景:
电路为USB、单节锂电池构成的充电、电池保护、供电模块。以上功能工作没问题。

新需求:
希望将锂电池和USB输入进行选路,经BOOST小幅度升压至4V(这里是问题点)再经LDO后以3.3V给系统供电。
缘由是我对SEPIC结构的电路非常不熟悉,而且感觉比较复杂。

电池供电电压为2.4V~4.2V,USB电压为4.5~5V,二者经选路后的电压范围变为2.4~5V(没计入选路压降)。
而系统使用3.3V。

我的考虑有以下几点:
1. 如果升压太高,会导致转换效率下降;
2. 转换至4V后,使用低压差的LDO转换为3.3V,压差保障了,LDO效率损失也比较小;
3. 对BOOST电路来说,如果输入电压超过输出电压,二极管会被导通,等于BOOST电路不工作了,但是对结果来说没有影响(输出电压约等于输入电压,只要不超出LDO的输入范围,电路仍可正常工作)。

请问我的思路有哪些问题?

阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

如果想吃一顿饺子,就得从冰箱里取出肉,剁馅儿,倒面粉、揉面、醒面,擀成皮儿,下锅……
一整个繁琐流程,就是为了出锅时那一嘴滚烫流油的热饺子。

如果这个过程,禁不住饿,零食下肚了,饺子出锅时也就不香了……《非诚勿扰3》

出0入26汤圆

发表于 2022-3-3 09:00:30 来自手机 | 显示全部楼层
你选自带升压降压功能的DCDC不就可以了。输出3.3V输入2.7-5.5V。

出3670入191汤圆

 楼主| 发表于 2022-3-3 10:19:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 Rabbitoose 于 2022-3-3 10:21 编辑
lizengmao 发表于 2022-3-3 09:00
你选自带升压降压功能的DCDC不就可以了。输出3.3V输入2.7-5.5V。
(引用自2楼)


谢谢。我还是搭一个SEPIC拓扑的测试一下看吧,要勤于折腾才能进步。



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出0入0汤圆

发表于 2022-3-3 12:37:38 | 显示全部楼层
电池供电电压为2.4V~4.2V    我印象中,锂电应该是3.5-4.2V。  铁锂2.5V-3.6 ,
这个系统中用的是铁锂吗。

我一般用常规锂电池+LDO。

出200入2554汤圆

发表于 2022-3-3 13:02:59 | 显示全部楼层
盖革计不就是这种 BOOST 再 LDO 的结构么,用起来没问题。高压端是 4.2V,可以和 USB 加二极管切换。

出0入91汤圆

发表于 2022-3-3 13:06:22 | 显示全部楼层
电流的  路由部分是难点

出0入442汤圆

发表于 2022-3-3 13:17:17 | 显示全部楼层
电感选大点的,二极管可以考虑用4148之类的超高速低漏电管子,可以省点电。另外,既然都SEPIC了,还上个毛线LDO? 拆了。SEPIC唯一的缺点是静态输出0V,一直得工作,进不了低功耗状态。

出3670入191汤圆

 楼主| 发表于 2022-3-3 16:16:45 | 显示全部楼层
mPiDDR 发表于 2022-3-3 12:37
电池供电电压为2.4V~4.2V    我印象中,锂电应该是3.5-4.2V。  铁锂2.5V-3.6 ,
这个系统中用的是铁锂吗。
...
(引用自4楼)

锂电池加LDO,你用哪种LDO,压差是多大啊?

假设使用0.2V的低压差LDO,要输出3.3V,锂电池电压也得大于3.5V。3.5V的时候锂电池还有不少电吧?我用手头的锂电池在负载上200mA放电实测过。

出0入362汤圆

发表于 2022-3-3 16:27:39 | 显示全部楼层
直接dc-dc降压到3.3V就得了... 锂电池降到3.4V时, 其实剩下的容量不多了, 浪费这部分容量也没啥不能接受的. sepic也没啥复杂的, 把boost电路稍微变换一下就行了, 主要是效率偏低.

出3670入191汤圆

 楼主| 发表于 2022-3-3 16:30:51 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2022-3-3 13:17
电感选大点的,二极管可以考虑用4148之类的超高速低漏电管子,可以省点电。另外,既然都SEPIC了,还上个毛 ...
(引用自7楼)

是的,如果用SEPIC就不用LDO了,大佬。

发帖的时候觉得sepic太复杂了,后来翻了一下帖子好像比boost也没多复杂多少,所以我直接画了一个板子做出来试试效果。一下子做了3种芯片的。

电感选大点是要多大的合适?我只需要平时几十毫安峰值几百毫安的电流。

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出0入442汤圆

发表于 2022-3-3 18:09:08 来自手机 | 显示全部楼层
Rabbitoose 发表于 2022-3-3 16:30
是的,如果用SEPIC就不用LDO了,大佬。

发帖的时候觉得sepic太复杂了,后来翻了一下帖子好像比boost也没 ...

(引用自10楼)

我觉得吧,ls说的有道理,电压降到3.5v以内你就应该直接关机了。。压榨最后一点电量会导致你的电池过早报废。。

电感理论上你用3.3~10uh的都可以,几百ma随便选(注意选型时的电感电流),这个倒没有太严格的要求,不过效率可能会有差异,具体要测试才知道。开关频率很高可以选小点的电感。

出3670入191汤圆

 楼主| 发表于 2022-3-3 18:32:11 | 显示全部楼层
tomzbj 发表于 2022-3-3 16:27
直接dc-dc降压到3.3V就得了... 锂电池降到3.4V时, 其实剩下的容量不多了, 浪费这部分容量也没啥不能接受的. ...
(引用自9楼)

谢谢建议。我决定听从你们的意见,直接上低压差LDO。

出3670入191汤圆

 楼主| 发表于 2022-3-3 18:33:49 | 显示全部楼层
wye11083 发表于 2022-3-3 18:09
我觉得吧,ls说的有道理,电压降到3.5v以内你就应该直接关机了。。压榨最后一点电量会导致你的电池过早报 ...
(引用自11楼)

好的,等板子到了我测试一下看。

这次用锂电池的场景我就直接用LDO好了,监测电池电压,差不多了我就直接关机。

sepic的先练练手,以后肯定用的上。

谢谢大佬的指教!

出0入228汤圆

发表于 2022-3-4 00:48:07 来自手机 | 显示全部楼层
树莓派的pico用了这种芯片。  对于一次性电池还是有用的。

出3670入191汤圆

 楼主| 发表于 2022-3-12 17:58:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 Rabbitoose 于 2022-3-12 18:19 编辑

我最终直接使用了LDO的方案,不过关于SEPIC电路,还是做一个测试总结。

我使用SX1308、ADP1613、HT1541(买不到MP1541,用这个代替)分别搭建了SEPIC电路,输入范围大致为2.5~5V,输出电压3.3V,均取得了成功。电路图跟我3楼发的一致。

在调试过程中,我ADP1613用了4.7uH 5A的电感,带载能力大约可以到1A,但是感觉芯片发烫。

而SX1308的表现我感觉很不错,使用10uH1.5A的电感在2.7到5V的输入范围中均可较稳定的输出500mA电流,但是效率嘛,在2.7V输入的时候只有65%,4V时74.3%,5V时76%。
HT1541使用的电感和二极管与SX1308一样,效率表现也差不多,在2.7V时65.6%,4V时74.4%,5V时76%。从输出电流能力和效率来讲,比SX1308有那么一点点优势,但是价格也稍微贵了一点。
总体来说SX1308在做升压、正负输出、SEPIC三方面都挺好用的。

相比使用LDO的方案,锂电池电压范围为3.5V~4.2V,转换为3.3V的效率为78.5%~94.3%,显然这个应用场景中更具优势。

以下是实物图。



//edit: 编辑优化文字

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