A simple, efficient, low-cost, boost converter to take 1.5 V from a single type-AA alkaline
battery to the operating voltage required by the MSP430 family of ultralow-power
microcontrollers is described. Expected battery life is up to 1000 hours.
### MSP430_1.5V-3V升压电路应用笔记
#### 摘要
本应用笔记介绍了一种简单、高效且低成本的升压转换器设计方案，该方案可将单个AA碱性电池（1.5V）的电压提升到适用于MSP430系列超低功耗微控制器所需的电压范围。预计该电池供电时间最长可达1000小时。
#### 内容概述
- **直流到直流(DC-DC)转换**
- 功能描述
- 运行MSP430与DC-DC转换器
- 电池寿命
- **参考文献**
- **附录A：汇编代码**
- **图列表**
- DC-DC转换器电路图
- 单个1.5V电池供电的MSP430
- **表列表**
- 系统运行参数
#### 直流到直流(DC-DC)转换
技术上讲，直流到直流转换是指将一个等级的直流电压提升或降低到另一个等级的过程。在本文档中，关注的是升压转换器（也称为“Boost Converter”），其主要功能是将较低的输入电压转换为较高的输出电压。
##### 功能描述
图1展示了用于DC-DC转换器的完整电路图。其中，晶体管Q1和Q2组成一个方波振荡器，能够可靠地启动，即使是在0.8V的低电压条件下。为了防止整流部分对振荡器造成负载，并提供足够的电流驱动负载，电路中引入了一个缓冲放大器，位于整流器和振荡器之间。晶体管Q3和Q4作为缓冲器工作，它们被连接成推挽配置，确保了在开启和关闭期间具有相等的电流驱动。
电路中存在大约0.6V的交叉电压，有助于避免在方波边缘转换时出现高脉冲电流。这种交叉电压内在地为缓冲级提供了0.6V的死区带宽，简化了设计复杂度。
缓冲器的输出通过一个高效的整流电路，该电路由两个电容器和两个二极管构成。这里使用锗二极管是因为它们具有更低的电压降——仅0.3V，相比之下硅二极管的电压降为0.7V。虽然可以使用肖特基二极管代替，但它们的成本远高于锗二极管。
最终的电容器作为充电储能电容器，积累的负电压可以通过二极管D1进行放电。通过合理选择电容器C1和C2的容量，可以实现稳定的输出电压。此外，通过调节晶体管Q1和Q2的振荡频率，可以进一步优化整个电路的性能。
##### 运行MSP430与DC-DC转换器
在使用DC-DC转换器供电的情况下，MSP430微控制器可以稳定工作。该转换器提供的电压足以满足MSP430的工作需求，并且由于其高效的能量转换效率，可以显著延长电池的使用寿命。根据实际测试结果，当使用标准的AA碱性电池时，MSP430微控制器可以持续运行长达1000小时。
##### 电池寿命
考虑到MSP430系列微控制器的超低功耗特性以及本应用笔记中的升压转换器的设计，预计单个AA碱性电池可以提供长达1000小时的供电时间。这主要得益于电路设计的高效性和MSP430本身极低的功耗水平。
通过选择适当的电容值和晶体管类型，可以在保持高效能的同时最小化能量损失。此外，合理的电路设计还可以减少不必要的电流损耗，进一步延长电池寿命。
#### 结论
本应用笔记详细介绍了一种简单、高效且低成本的1.5V至3V升压转换器设计方案，该方案特别适合为MSP430系列超低功耗微控制器供电。通过精心设计和选材，不仅可以保证稳定的电压输出，还可以显著提高电池的使用寿命，非常适合需要长时间连续工作的应用场景。
