電池是便攜式系統(tǒng)應(yīng)用的典型電源，如今基于微控制器的便攜式系統(tǒng)并不罕見。各種微控制器都在低電源電壓下工作，例如 1.8V。因此，你可以使用兩節(jié) AA 或 AAA 電池為電路供電。但是，如果電路需要更高的電壓（例如，用于 LCD 的 LED 背光，需要大約 7.5V 直流電壓），則必須使用合適的直流/直流轉(zhuǎn)換器將電源電壓從 3V 升壓到所需電壓。但是，你也可以使用微控制器，借助一些額外的分立元件，開發(fā)合適的直流/直流升壓轉(zhuǎn)換器

　　圖 1 升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓高于輸入電壓。升壓開關(guān)穩(wěn)壓器可在 CCM（連續(xù)導(dǎo)通模式）或 DCM（非連續(xù)導(dǎo)通模式）下運(yùn)行。
　　本設(shè)計(jì)實(shí)例展示了如何僅使用一個(gè)微型八引腳微控制器和一些分立元件來創(chuàng)建兩個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器，而不僅僅是一個(gè)。該設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性，只需更改微控制器的控制軟件，即可使其適應(yīng)各種輸出電壓要求。您甚至可以對(duì)微控制器進(jìn)行編程，以生成任何所需的輸出電壓?jiǎn)?dòng)率。圖 1 顯示了升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此類穩(wěn)壓器的輸出電壓大于輸入電壓。升壓開關(guān)穩(wěn)壓器可在 CCM（連續(xù)導(dǎo)通模式）或 DCM（非連續(xù)導(dǎo)通模式）下工作。為 DCM 操作設(shè)置電路更容易（參考文獻(xiàn) 2）。該名稱源于這樣一個(gè)事實(shí)：在 DCM 中，電感電流在每個(gè) PWM 周期內(nèi)都會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)降至 0A；而在 CCM 中，電感電流永遠(yuǎn)不會(huì)為 0A。最大電流在 PWM 輸出的高周期結(jié)束時(shí)（開關(guān)打開時(shí)）通過電感，并且為：
　　?。?）　　其中 V DC 為輸入電壓，D 為占空比，T 為總周期時(shí)間，L 為電感器電感。流過二極管的電流在時(shí)間 T R內(nèi)降至零。

　?。?）　　負(fù)載電流是平均二極管電流，

　?。?）　　從公式 1 和公式 2 簡(jiǎn)化為：

　?。?）　　輸出電壓V OUT為：

　　（5）　　決定紋波電壓的輸出電容值為：

　?。?）
　　其中，dV/dt表示PWM信號(hào)周期內(nèi)輸出電壓的下降，I是負(fù)載電流，C是所需的輸出電容。
　　PWM 波的總周期為 T，是系統(tǒng)常數(shù)。D 是 PWM 波的占空比，T R 是二極管導(dǎo)通的時(shí)間。在 T R結(jié)束時(shí)，二極管電流降至 0A。對(duì)于 DCM，波的周期為 T>D×T+T R 。PWM 周期 T 與 (D×T+T R ) 之差是死區(qū)時(shí)間?！　〔僮麟姼衅鞯拈_關(guān)通常是 BJT（雙極結(jié)晶體管）或 MOSFET。MOSFET 是首選，因?yàn)樗軌蛱幚泶箅娏?、效率更高、開關(guān)速度更快。然而，在低壓下，很難找到具有足夠低柵極-源極閾值電壓的合適 MOSFET，而且價(jià)格昂貴。因此，本設(shè)計(jì)使用了 BJT（圖 2 ）。

　　圖 2： Atmel Tiny13 AVR 微控制器使用其內(nèi)部 ADC 和 PWM 調(diào)節(jié)兩個(gè)升壓直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出。
　　微控制器提供 10 kHz 至 200 kHz 以上的 PWM 頻率。較高的 PWM 頻率是可取的，因?yàn)樗梢越档碗姼兄?，從而減小電感。Atmel 的 Tiny13 AVR 微控制器具有“快速”PWM 模式，頻率約為 37.5 kHz，分辨率為 8 位。較高的 PWM 分辨率可以更緊密地跟蹤所需的輸出電壓。根據(jù)公式 1，20 H 電感的最大電感電流為 0.81A。切換電感的晶體管的最大集電極電流應(yīng)大于此值。2SD789 NPN 晶體管的集電極電流限制為 1A，因此適用于此直流/直流轉(zhuǎn)換器。根據(jù)公式 4，使用這些值可實(shí)現(xiàn)的最大負(fù)載電流為 54 mA，因此滿足 7.5V 輸出電壓的最大所需負(fù)載電流要求。
　　Tiny13 微控制器擁有兩個(gè)高速 PWM 通道和四個(gè) 10 位 ADC 通道。另一個(gè) PWM 通道和一個(gè) ADC 通道創(chuàng)建第二個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器，輸出電壓為 15V，最大負(fù)載電流為 15 mA。此轉(zhuǎn)換器的電感值為 100H。要計(jì)算輸出電容值，請(qǐng)使用公式 6。對(duì)于 5 mV 紋波，7.5V 輸出電壓的電容值為 270 ?F，因?yàn)檩敵鲭娏鳛?50 mA，PWM 時(shí)間周期為 27 s，因此該電路使用最接近的較大值 330 ?F。同樣，對(duì)于 15V 輸出電壓，所需的電容值為 81 ?F，因此設(shè)計(jì)使用 100 F 電容。
　　微控制器的程序采用 C 語言編寫，并使用開源AVR GCC 編譯器。AVR Tiny13 微控制器在內(nèi)部時(shí)鐘頻率 9.6 MHz 下工作，沒有內(nèi)部時(shí)鐘分頻器，因此 PWM 頻率為 9.6 MHz/256=37.5 kHz。內(nèi)部參考電壓為 1.1V。主程序在中斷子程序中交替讀取兩個(gè)通道的 ADC，以監(jiān)控輸出電壓。主程序執(zhí)行無限循環(huán)，通過讀取 ADC 值來監(jiān)控輸出電壓并相應(yīng)地調(diào)整 PWM 值。