Boost升壓電路原理詳解

簡(jiǎn)介

我們?cè)谠O(shè)計(jì)需要有些需要鋰電池的產(chǎn)品中，由于鋰電池正常工作電壓范圍在2.9V~4.2V之間，對(duì)于那些高于4.2V的電路，比如5V的電路，鋰電池的供電電壓就是不夠的。這樣我們就需要用到升壓電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)升壓的功能。這里我們對(duì)鋰電池的升壓電路設(shè)計(jì)采用的是Boost升壓電路結(jié)構(gòu)。

Boost升壓電路原理

我們知道大部分DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片大都是采用Boost升壓結(jié)構(gòu)的形式，其主要由升壓電感、二極管、和電容組成。結(jié)構(gòu)圖如下:

Boost升壓電路是通過(guò)控制開(kāi)關(guān)通斷，來(lái)控制電感存儲(chǔ)和釋放能量，從而使輸出電壓比輸入電壓高。

在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電感通過(guò)圖中回路1存儲(chǔ)能量，此時(shí)二極管截止，后級(jí)電路由電容供電；

當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感通過(guò)圖中回路2釋放能量，此時(shí)二極管導(dǎo)通，電感給電容充電并為后級(jí)電路供電。

所以我們可以發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，二極管兩端存在壓降，如果后級(jí)電路工作電流很大的話(huà)，那么這個(gè)二極管是在消耗很多的電能。所以在設(shè)計(jì)Boost電路時(shí)，對(duì)二極管的參數(shù)選型也很重要。

所以如果在輸出電流很大的情況下，那么這個(gè)電路就變得不是那么的十分完美，因?yàn)檫@個(gè)二極管消耗了電能。在這個(gè)電路中我們發(fā)現(xiàn)這里的二極管也是起到開(kāi)關(guān)的作用，于是我們就想到在二極管導(dǎo)通時(shí)，使用內(nèi)阻極低的mos管來(lái)替代這個(gè)二極管，這樣mos管上的壓降就很小，耗電也就小。這種方法就是我們常說(shuō)的同步整流。這里我們就很明顯的知道了，同步整流電路的工作效率比傳統(tǒng)二極管整流電路效率要高。對(duì)于鋰電池這種本身電量有限的電源，使用同步整流升壓給后級(jí)電路供電是最合適的方案，市場(chǎng)中有很多充電寶都是使用二極管整流，這種整流電路充電效率就沒(méi)有同步整流的高了。下面就為大家介紹一款同步整流芯片。

500kHz 5V 高效同步PWM Boost升壓轉(zhuǎn)換器FP6276A

FP6276A具有輸入電壓范圍2.4V~4.5V，可以看到這個(gè)完全是為單節(jié)鋰電池升壓設(shè)計(jì)的。其靜態(tài)電流<1uA,具有過(guò)溫保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)等功能，其他具體詳情請(qǐng)查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)，這里就不作過(guò)多介紹。

下面先看下FP6276A的引腳相關(guān)相信，如下圖：

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下：

FP6276A典型應(yīng)用電路如下：

從FP6276的典型應(yīng)用電路可以看出它和傳統(tǒng)的二極管整流最大的差別就是沒(méi)有整流二極管，這里是通過(guò)集成在芯片內(nèi)部的mos進(jìn)行整流的。

電路中輸出電壓通過(guò)兩個(gè)電阻分壓反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，Vout=0.6V * ( 1 + R1/R2 )。

電路中是通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R3來(lái)實(shí)現(xiàn)電路限流保護(hù)的，Iocp = (180000/R3) + 0.2。電阻必須在37.5k和300k之間，電流限制正在5A和0.8A之間。

最后再看下FP6276A升壓電路layout布局建議，如下圖：

FP6276A升壓電路layout布局建議

審核編輯：湯梓紅