瞭解為什麼採用動態電壓調節的降壓 -升壓型IC是便攜式應用的理想解決方案。
便攜式設備常用的電源是單節鋰離子（Li+）電池，在充電完成時提供4.2V電壓，在放電結束時提供2.8V電壓。便攜式電子產品中的一些功能（如用於無線通信的RF放大器電路和普通微控制器）需要2.8和3.3 V輸入電源軌。
這些導軌通常由低噪聲線性穩壓器（LDO）提供，以確保安靜的供電。 LDO的輸入（圖1中的VCC）必須處於比最高LDO輸出略高的電壓。因此，VCC正好在Li +電池的運行範圍的中間。使用升壓/降壓穩壓器，能夠根據輸入電壓（VBATT）進行操作，該輸入電壓可以高於或低於輸出電壓，因此變得非常必要。
1.LDO的輸入必須處於比最高LDO輸出略高的電壓。
在便攜式應用中，電壓調節器效率至關重要，因為更高的效率轉化為更長的無限操作。本文回顧了可用的選項，比較了它們的性能，並提出了最有效的解決方案的一個二選一的方法。
旁路 - 升壓
解決電池與LDO電壓不匹配的一種方法是使用旁路升壓轉換器，也就是在電源（VBATT）和LDO輸入（VCC）之間集成一個額外“通過”晶體管的升壓轉換器。圖2顯示了旁路 - 升壓動力總成結構及其運行表。這裡，旁路晶體管T3實現降壓操作。
2.旁路 - 升壓動力總成結構及其操作表。
該架構只能調節VBATT電壓，低於設置的VCC = 3.4 V.對於VBATT> 3.4 V，升壓轉換器停止調節，傳輸晶體管導通，直接將VBATT連接至VCC。在大多數情況下（VBATT> 3.4 V），旁路 - 升壓架構中的傳輸晶體管將字面上的“降壓”傳遞給下游的LDO。 LDO負責將高VBATT值調整至其輸出設定值。由於該調節是線性的，因此LDO內部的功耗很高。在成本，尺寸和可靠性方面，產生的更高的熱量成為PCB上的負擔。
降壓 - 升壓
與旁路 - 升壓結構相比，該電路中使用的降壓 - 升壓轉換器永遠不會停止將其輸出調節到3.4 V.此外，調節完全是開關模式，可提供高效率的運行。圖3顯示了降壓 - 升壓動力總成架構及其運行表。
3.與圖2相反，這使用降壓 - 升壓動力總成。
對於VBATT> VCC，IC調節為降壓（降壓）模式，而VBATT 降壓 - 升壓與旁路升壓 我們使用Maxim的MAX77816降壓 - 升壓IC與競爭性旁路升壓IC比較系統效率（從VBATT到VOUT）（圖4）。每個升壓/降壓轉換器都提供一個負載500 mA的3.3 V LDO。 4.該效率測試裝置使用Maxim的MAX77816降壓 - 升壓IC或升壓/降壓模塊的競爭旁路升壓IC。 圖5顯示了比較結果。實線表示效率，虛線表示每種解決方案的電池電流消耗。降壓 - 升壓效率（在整個工作範圍內高於93％）遠遠優於旁路升壓（全電池低至81％）。這種卓越的性能是由於降壓 - 升壓IC能夠在整個操作範圍內以開關模式向LDO供電。垂直虛線突出顯示從升壓/降壓到降壓/升壓模式的轉換點。 5.在整個工作範圍內，降壓 - 升壓效率高於93％，遠高於旁路升壓。 
降壓 - 升壓與降壓 - 升壓
在圖6中，我們比較了MAX77816與類似降壓 - 升壓IC的效率（從VBATT到VCC）。這種情況下的比較使用VCC =3.3 V和VBATT = 3.3 V，因為競爭數據很容易得到，而VCC = 3.4 V.
6.這些結果基於VCC = 3.3 V和VBATT = 3.3 V，因為競爭數據不適用於VCC = 3.4 V.
測試結果顯示，MAX77816在1 mA至3 A的整個電流範圍內均優於競爭降壓 - 升壓。效率優勢高達5％。這導致解決效率問題的“第一拳”：使用最好的可用降壓 - 升壓轉換器。
DVS提高效率
動態電壓調整（DVS）可以進一步提高系統效率。降壓 - 升壓負載通常由許多LDO組成，全部採用不同的VOUT。這些LDO可能並不都是同時運作的。當具有最高VOUT的LDO被禁用時，系統可以以與下一個最高VOUT兼容的方式降低降壓 - 升壓輸出（VCC），從而有效降低電壓降，從而節省功耗。
直接硬件控制的DVS
當需要直接硬件控制時，使用專用的DVS邏輯輸入引腳可輕鬆實現兩級輸出電壓選擇。 MAX77816支持可編程通用輸入引腳，可在兩個預置/可編程值之間配置為DVS輸入。默認值為3.4 V和5 V，但可以根據要求進行調整。為了進一步節省功耗，必須實現更細粒度的輸出電壓選擇，這需要不同類型的輸出電壓控制。這在下一節討論。
I2C驅動DVS的優勢
MAX77816具有一個I2C兼容串行接口，用於穩壓器的開/關控制，設置輸出電壓值和擺率以及附加功能。通過I2C，穩壓器輸出電壓可以動態調整。這反過來又能夠在不需要專用DVS輸入引腳的情況下更好地控制系統功耗。
圖7中的曲線指的是裝有3 V輸出，32 mA LDO和另一個2.85 V輸出，18 mA LDO的Li +電池供電的升壓/降壓轉換器。下降的橙色曲線是Li +電池的放電曲線，典型的系統在3.4 V時關斷（系統很少耗盡電池電壓一直降至2.8 V）。其餘曲線分析了由於電壓調整引起的MAX77816的累計延長電池工作時間。
7.下降的橙色曲線是典型系統在3.4 V時關閉的Li +電池的放電曲線。其餘曲線描述了由於電壓調整而導致系統累積的延長電池工作時間。
淺藍色曲線顯示了採用3.4V輸出與升壓旁路架構的降壓 - 升壓的優勢。其餘曲線顯示了通過I2C將降壓 - 升壓輸出VCC降至3.15 V，佔空比從25％降至75％的優勢。
延長的電池使用時間從45分鐘到82分鐘不等。解決方案的第二個重點是明確的：通過I2C總線應用DVS。
結論
降壓 - 升壓架構與旁路 - 升壓架構的比較表明，原則上，降壓 - 升壓是一種優越的架構。MAX77816降壓 - 升壓解決方案與競爭型旁路升壓解決方案的實際比較表明，在運行中，MAX77816的效率優勢高達13％。與競爭降壓升壓解決方案相比，MAX77816的性能優於6個效率點。
這些效率與通過I2C總線或通過專用DVS輸入引腳進行動態電壓調節所得的效率相結合，可延長電池供電設備長達90分鐘的運行時間。因此，採用DVS的降壓 - 升壓IC是用於輕便便攜式應用的理想解決方案。
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