內建旁路開關且支持I/O = 1.2V的高效升壓轉換器
Sion Lin, Chad Chen, Sophia Tong | AN086
立錡科技推出了一款專為鋰電池應用設計的低壓同步升壓轉換器RT4803B，並帶有內建旁路開關 (BYP_FET)，以提升系統效率和靈活性，確保穩定運行。
在升壓模式下，RT4803B可支援高達3A的輸出電流。其截止電流小於1μA，延長了電池待機時間，適合長時間待機應用。
此轉換器最大特色可支援1.2V IO的I2C通訊界面，以因應未來先進製程低電壓數位設備整合。提供高效能、低功耗的解決方案，適合應用於鋰電池產品內的2G PA、Wi-Fi 模組、音訊放大器等電源。
1 產品架構：旁路開關架構優點
RT4803B因為具有旁路開關架構，所以相較於一般升壓轉換器，具有下列三項優勢：
1.1 減少導通損耗
一般升壓轉換器操作在Bypass Mode下，電流由輸入到輸出，會流經電感和上橋開關 (HS_FET)，導通損耗較大，如圖1；而RT4803B只需流經旁路開關 (BYP_FET) 就到輸出端，如圖2，少了電感DCR的損耗，所以導通損較小。
1.2 增加目標電壓值準確性
少了電感DCR的壓降，也能夠減少整體操作在Bypass Mode下造成的壓降，避免低於目標電壓值。
以下皆為操作在Bypass Mode，有無旁路開關 (BYP_FET) 的輸出電壓比較。假設HS_FET = 60mΩ, BYP_FET = 40mΩ, LDCR = 20mΩ，輸出電壓理論計算結果如圖3，實線部分是具有旁路開關的結果，可以發現在負載變化下，實線的電壓變化比虛線的變化量小，可以證明具有旁路開關的電壓調節能力較佳。
圖3. 輸出電壓比較圖
1.3 效率接近100%
增加旁路開關，也能夠從原本97%至98%的效率提升至接近100%，減少效率損耗進而減少熱能。
圖4為效率計算值的比較，實線是具有旁路開關的效率，虛線是不具有旁路開關的效率，結果顯示，具有旁路開關架構的效率高於不具有旁路開關的架構。
圖4. 效率比較圖
2 產品特性
RT4803B的操作電壓範圍為1.8V至5V，輸出電壓範圍為2.85V至4.4V。在輸出電壓部分，提供32個可選的輸出電壓級別，並透過I2C通訊界面來做選擇，讓使用者更有彈性地去使用。RT4803B的產品包裝為WL-CSP-16B 1.67x1.67 (BSC)，非常適合應用於小型化產品，以下為RT4803B實際量測數據：效率圖，以及在不同輸出電流/輸入電壓下的輸出電壓變化。
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圖5. 效率圖
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圖6. 輸出電壓變化 vs. 輸出電流
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圖7. 輸出電壓變化 vs. 輸入電壓
3 應用範例
具有高容量低操作電壓特性的矽負極電池 (Si-Anode Battery) 在手機應用上越來越普及，由於鋰電池的操作電壓降低，為了讓系統能夠正常工作，電池後級，也就是系統前級，會需要一個升壓轉換器供電，而RT4803B的操作電壓範圍為1.8V至5V，非常適合使用在矽負極電池產品的應用。
某些應用對於Boost 輸出電壓精準度不是非常要求，只要求電壓高於最低操作電壓，但是仍需操作在高效率，例如2G PA，在這類應用中，擁有旁路MOSFET的RT4803B就具有最大效率的優勢，只有旁路開關 (BYP_FET) 的導通損耗，沒有電感DCR的損耗，使得操作在Bypass Mode下的效率接近100%，顯著地提高電池的利用率。另外，RT4803B擁有在多樣化的保護機制，確保在各種操作條件下提供穩定且高效的電源管理，是行動裝置和穿戴型裝置電源管理的理想選擇。
圖8. 行動裝置電源應用範例
注意：以上應用系統圖僅供參考，實際產品應依據您的應用需求進行評估和調整。如需協助，請聯繫我們的區域辦公室。
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