步驟1：簡介

袖珍升壓轉換器是一個DC-DC Boost轉換器，可從單節堿性電池產生5 V或3.3 V的電源電壓。使用1xAA電池時，輸出電流可以高達75 mA（保持3.3 V輸出），并一直放電至0.9 V。

袖珍升壓轉換器利用了德州儀器（TI）的TPS61070。它的典型啟動電壓指定為1.1 V（最壞情況下的啟動電壓為1.2 V）（因為幾乎空的堿性電池的開路電池電壓約為1.1 V）。但是，一旦啟動，它就可以在《0.9 V的電壓下工作。輸出電壓由外部電阻反饋分壓器編程。如果采用袋裝升壓轉換器，則使用兩個不同的外部電阻器網絡，以便在5 V至3.3 V之間進行選擇。

在低負載電流下，TPS61070進入節能模式以保持低功耗。在較寬的負載電流范圍內具有很高的效率。另外，為防止轉換器出現故障，如果電源電壓低于0.8 V（單個AA電池無法實現），則欠壓鎖定功能會關閉設備。

TPS61070在大多數單電池升壓應用。盡管在某些情況下，放電的電池端子電壓可能會低于設備的啟動電壓，但一旦斷開負載，電池電壓便很容易恢復到1.1 V以上。因此，即使在這些端電壓下電池能量最小時，TPS61070也不會有再次啟動的麻煩。

無論電池化學性質如何，堿性，鎳鎘（NiCd）或鎳氫金屬（NiMH） ），實際應用中的電池放電表現出恒定的功率放電而不是恒定的電流放電。當接近放電即將結束時，這會縮短電池在較低電壓下的壽命，從而進一步降低電池電壓（在恒定功率放電期間，放電電流會隨著端子電壓的降低而增加，以向負載提供相同的功率）。但是，一旦斷開負載或關閉設備，電池電壓就會恢復到更高的電壓（通常高于1.1 V）。

步驟2：技術規范

最小啟動電壓-1.2 V（一旦啟動，它可能會在0.9 V下運行）

啟動所需的預充電電流-30 mA @ 1.2 V至135 mA @ 5V

靜態電流-19 μA（典型值）

支持0.9 V至4.5 V的輸入電壓-（例如，一節，兩節或三節堿性，NiCd或NiMH，或單節鋰離子或鋰聚合物電池）

輸出電壓：3.3 V或5 V（+/- 1％）-由電壓選擇開關選擇

1xAA堿性電池的輸出-3.3 V @ 75 mA（典型值）或，1x鋰離子電池的輸出或3.3V電源-5 V @ 200 mA（典型值）

輸出電壓紋波：10 mV Vpp （理論值）。有關測試值，請參見“測試”部分

開關電流：600 mA（典型值）

開關頻率：1.2 MHz（典型值）

功能：

90％效率

省電模式可在低輸出功率時提高效率

關機期間斷開負載

過熱保護

步驟3：設計電路

研究了TPS61070數據表的設計指南和示例之后，進行了以下原理圖設計創建。添加了一個JST連接器以適應不同類型的輸入，還添加了一個電壓選擇開關（可在5 V和3.3 V之間切換）和2x2公頭連接器，以與BreadBoard接口。 TPS61070 IC的使能引腳已連接到輸入電壓，以始終保持ON配置。 ［可在GitHub上找到示意圖］

步驟4：電路板設計

一旦原理圖設計完成，就該設計電路板了。在布置董事會時需要耐心和創造性的思考。在決定最佳設計之前，準備好進行多次迭代。這是設計Pocket Step-Up Converter時遵循的設計過程示例。 ［Board Design文件可在GitHub上獲得。

a。）BreadBoard兼容性-決定Pocket Step-Up Converter應該與標準BreadBoard的Power Rails匹配。需要進行仔細的測量，以使割臺能夠緊貼面包板中。幸運的是，可以從我們的BreadBoard電源-完全組裝中獲得尺寸。這些電源導軌之間的距離距離底部導軌的原點為41.34 mm，或者為1650 mils（在EAGLE術語中）

b。）反向安裝LED-由于整個板將面朝下使用，因此只有電池架可見在上面;無法確保電路已接通電源或不供電。因此，決定使用反向安裝LED，使其通過電路板頂部一側的孔發光。反向安裝LED可能會穿過單節電池座的兩個安裝孔發光。另外，還有一個跳線（SJ1）用于啟用/禁用此LED。因此，可以進一步降低電流消耗。

c。）JST連接器-這已成為將LiPo電池連接到板上的標準。因此，決定使用此連接器。我們知道該JST連接器也可以用于SparkFun的2xAA電池座。這兩個輸入都可以為您的大電流項目提供足夠的輸出電流（驅動電機仍在很遠的地方）。設計團隊添加了JST連接器的兩個變體-通孔版本和SMD版本。它使我們減少了對單個組件的依賴，此外，通孔還可以容納從兼容輸入直接焊接到板上的電線。

板載JST連接器可提供其他輸入源，例如2xAA電池座，單節鋰聚合物電池（典型3.7 V）

d。）布局注意事項-選擇了雙層配置。輸入電容器，輸出電容器和電感器應盡可能靠近IC放置。如下圖所示，超寬和短走線用于主電流路徑和接地走線，以控制穩定性和EMI問題。這些大的銅焊盤還可以通過改善印刷電路板的功耗來增強散熱性能。

步驟5：計算

以下是升壓轉換器的基本配置，其中開關集成在所使用的IC（此處為TPS61070）中。

在TPS61070中，二極管被低Rds（ on）集成到轉換器中的PMOS開關。因此，可以忽略二極管的計算。

計算功率級需要以下參數：

i。）最小輸入電壓Vin（min）-0.9 V

ii。）期望的輸出電壓，Vout = 5 V

iii。）最大輸出電流，Iout（max）= 100 mA，（期望）

a。）計算占空比

我們首先計算最小輸入電壓為0.9 V的占空比D。

D = 1-［{Vin（min）*η}/{Vout}］

其中，D =占空比

Vin（min）=最小輸入電壓（這將導致最大開關電流）

Vout =所需的輸出電壓

η=轉換器的效率。對于TPS61070，η= 90％。

因此，

D = 1-［{0.9 V * 0.9}/{5 V}

D = 0.838

上面的圖片中有所有帶詳細說明的公式，因為編輯器不允許使用數學公式。

步驟6：測試

已進行以下測試：

（i。）從單個堿性電池（Duracell?）施加輸入電壓= 1.491 V。

（ii。）選擇負載為200Ω，1/4瓦電阻（串聯2x100Ω電阻）。

（iii。）通過電壓選擇開關選擇3.3 V，并在200Ω負載上進行測量，得出輸出電流為16.40 mA。

（iv。）在各個100Ω電阻上進行的測量得出輸出電流分別為16.35 mA和16.44 mA。

（v。）因此，輸出功率= 3.280 V * 16.4 mA = 53.792 mW

紋波電壓（Vpp）計算：

空載時3.3 V = 50 mV

100Ω負載時為3.3 V = 68 mV

無負載時5 V = 150 mV

100Ω負載時為5 V = 168 mV

施加100Ω負載電阻，我們得到：

在3.3 V時的輸出電流= 30.10 mA，

并且在5 V時的輸出電流= 46.40 mA

第7步：應用程序

袖珍升壓轉換器可用作便攜式電源，用于為大多數涉及微控制器，傳感器等的項目供電。但是，要提供必要的電流來驅動高扭矩直流電動機或伺服電動機。