内建旁路开关且支持I/O = 1.2V的高效升压转换器
Sion Lin, Chad Chen, Sophia Tong | AN086
立锜科技推出了一款专为锂电池应用设计的低压同步升压转换器RT4803B，并带有内建旁路开关 (BYP_FET)，以提升系统效率和灵活性，确保稳定运行。
在升压模式下，RT4803B可支持高达3A的输出电流。其截止电流小於1μA，延长了电池待机时间，适合长时间待机应用。
此转换器最大特色可支持1.2V IO的I2C通讯界面，以因应未来先进制程低电压数字设备整合。提供高性能、低功耗的解决方案，适合应用于锂电池产品内的 2G PA、Wi-Fi 模组、音频放大器等电源。
1 产品架构：旁路开关架构优点
RT4803B因具备旁路开关架构，相较于普通升压转换器，具备以下三大优势：
1.1 减少导通损耗
普通升压转换器在 Bypass Mode 下运行时，电流从输入端流向输出端，会经过电感和上桥开关 (HS_FET)，导致较大的导通损耗（如图1所示）。而 RT4803B 仅需经过旁路开关 (BYP_FET) 便可到达输出端（如图2所示），减少了电感 DCR 的损耗，从而降低整体导通损耗。
1.2 提高目标电压精度
减少电感 DCR 产生的压降，同时降低 Bypass Mode 运行时的整体压降，避免输出电压低于目标值。
以下为在 Bypass Mode 下运行时，有无旁路开关 (BYP_FET) 的输出电压比较。假设 HS_FET = 60mΩ，BYP_FET = 40mΩ，LDCR = 20mΩ，理论计算的输出电压结果如图3所示。实线部分表示具备旁路开关的情况，可以观察到在负载变化时，实线的电压波动比虚线更小，证明了具备旁路开关的电压调节能力更优。
图3. 输出电压比较图
1.3 效率接近100%
通过增加旁路开关，效率可由原本的97%至98%提升至接近100%，减少能量损耗，从而降低热量产生。
图4显示了效率计算值的对比，实线表示具备旁路开关的效率，虚线表示不具备旁路开关的效率。结果表明，具备旁路开关架构的转换器效率明显高于不具备旁路开关的架构。
图4. 效率比较图
2 产品特性
RT4803B的操作电压范围为1.8V至5V，输出电压范围为2.85V至4.4V。在输出电压部分，提供32个可选的输出电压级别，并通过I2C通讯界面来做选择，让使用者更有弹性地去使用。RT4803B的产品包装为WL-CSP-16B 1.67x1.67 (BSC)，非常适合应用在小型化产品，以下为RT4803B实测数据：效率图，以及在不同输出电流/输入电压下的输出电压变化。
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图5. 效率图
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图6. 输出电压变化 vs. 输出电流
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图7. 输出电压变化 vs. 输入电压
3 应用范例
具有高容量低操作电压特性的硅负极电池 (Si-Anode Battery) 在手机应用上越来越普及，由于锂电池的操作电压降低，为了让系统能够正常工作，电池后级、系统前级，需要一个升压转换器来供电，而RT4803B的操作电压范围为1.8V至5V，非常适合使用在硅负极电池产品的应用。
在某些应用对于Boost输出电压精准度不是非常要求，只要求电压高于最低操作电压（如2G PA），在这类应用中，拥有旁路MOSFET的RT4803B就具有最大效率的优势，只有旁路开关 (BYP_FET) 的导通损耗，没有电感DCR的损耗，使得操作在Bypass Mode下的效率接近100%，显著地提高电池的利用率。另外，RT4803B拥有多样化的保护机制，确保在各种操作条件下提供稳定且高效的电源管理，是移动装置和穿戴型装置电源管理的理想选择。
图8. 移动装置的电源应用范例
注意：以上应用系统图仅供参考，实际产品需应依据您的应用需求进行评估和调整。如需协助，请联系我们的区域办公室。
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