一文詳解電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器

BOOST升壓電路中：

電感的作用：是將電能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件，當(dāng)MOS開(kāi)關(guān)管閉合后，電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)MOS斷開(kāi)后電感將儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能，且這個(gè)能量在和輸入電源電壓疊加后通過(guò)二極管和電容的濾波后得到平滑的直流電壓提供給負(fù)載，由于這個(gè)電壓是輸入電源電壓和電感的磁碭能轉(zhuǎn)換為電能的疊加后形成的，所以輸出電壓高于輸入電壓，既升壓過(guò)程的完成；

肖特基二極管主要起隔離作用，即在MOS開(kāi)關(guān)管閉合時(shí)，肖特基二極管的正極電壓比負(fù)極電壓低，此時(shí)二極管反偏截止，使此電感的儲(chǔ)能過(guò)程不影響輸出端電容對(duì)負(fù)載的正常供電；因在MOS管斷開(kāi)時(shí)，兩種疊加后的能量通過(guò)二極向負(fù)載供電，此時(shí)二極管正向?qū)?，要求其正向壓降越小越好，盡量使更多的能量供給到負(fù)載端?。?/p>

電感升壓原理：

什么是電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器？

如圖1所示為簡(jiǎn)化的電感型DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，閉合開(kāi)關(guān)會(huì)引起通過(guò)電感的電流增加。打開(kāi)開(kāi)關(guān)會(huì)促使電流通過(guò)二極管流向輸出電容。因儲(chǔ)存來(lái)自電感的電流，多個(gè)開(kāi)關(guān)周期以后輸出電容的電壓升高，結(jié)果輸出電壓高于輸入電壓。

電感型升壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在哪些場(chǎng)合？

電感型升壓轉(zhuǎn)換器的一個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域是為白光LED供電，該白光LED能為電池供電系統(tǒng)的液晶顯示（LCD）面板提供背光。在需要提升電壓的通用直流-直流電壓穩(wěn)壓器中也可使用。

決定電感型升壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出電壓的因素是什么？

在圖2所示的實(shí)際電路中，帶集成功率MOSFET的IC代替了機(jī)械開(kāi)關(guān)，MOSFET的開(kāi)、關(guān)由脈寬調(diào)制（PWM）電路控制。輸出電壓始終由PWM占空比決定，占空比為50%時(shí)，輸出電壓為輸入電壓的兩倍。將電壓提高一倍會(huì)使輸入電流大小達(dá)到輸出電流的兩倍，對(duì)實(shí)際的有損耗電路，輸入電流還要稍高。

電感值如何影響電感型升壓轉(zhuǎn)換器的性能？

因?yàn)殡姼兄涤绊戄斎牒洼敵黾y波電壓和電流，所以電感的選擇是感性電壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。等效串聯(lián)電阻值低的電感，其功率轉(zhuǎn)換效率最佳。要對(duì)電感飽和電流額定值進(jìn)行選擇，使其大于電路的穩(wěn)態(tài)電感電流峰值。

電感型升壓轉(zhuǎn)換器IC電路輸出二極管選擇的原則是什么？

升壓轉(zhuǎn)換器要選快速肖特基整流二極管。與普通二極管相比，肖特基二極管正向壓降小，使其功耗低并且效率高。肖特基二極管平均電流額定值應(yīng)大于電路最大輸出電壓。

1、怎樣選擇電感型升壓轉(zhuǎn)換器IC電路的輸入電容？

升壓調(diào)節(jié)器的輸入為三角形電壓波形，因此要求輸入電容必須減小輸入紋波和噪聲。紋波的幅度與輸入電容值的大小成反比，也就是說(shuō)，電容容量越大，紋波越小。如果轉(zhuǎn)換器負(fù)載變化很小，并且輸出電流小，使用小容量輸入電容也很安全。如果轉(zhuǎn)換器輸入與源輸出相差很小，也可選小體積電容。如果要求電路對(duì)輸入電壓源紋波干擾很小，就可能需要大容量電容，并（或）減小等效串聯(lián)電阻（ESR）。

在電感型升壓轉(zhuǎn)換器IC電路中，選擇輸出電容時(shí)要考慮哪些因素？輸出電容的選擇決定于輸出電壓紋波。在大多數(shù)場(chǎng)合，要使用低ESR電容，如陶瓷和聚合物電解電容。如果使用高ESR電容，就需要仔細(xì)查看轉(zhuǎn)換器頻率補(bǔ)償，并且在輸出電路端可能需要加一額外電容。

2、進(jìn)行電感型升壓轉(zhuǎn)換器IC電路布局時(shí)需要考慮哪些因素？

首先，輸入電容應(yīng)盡可能靠近IC，這樣可以減小影響IC輸入電壓紋波的銅跡線電阻。其次，將輸出電容置于IC附近。連接輸出電容的銅跡線長(zhǎng)會(huì)影響輸出電壓紋波。第三點(diǎn)是，盡量減小連接電感和輸出二極管的跡線長(zhǎng)度，減小功耗并提高效率。最后一點(diǎn)是，輸出反饋電阻遠(yuǎn)離電感可以將噪聲影響降至最小。

在很多的移動(dòng)設(shè)備中經(jīng)常需要將電池電壓提升到設(shè)備電路需要的電壓值，因此直流對(duì)直流的升壓電路應(yīng)用比較廣泛，在很多數(shù)碼產(chǎn)品中都存在應(yīng)用，今天就分享一篇簡(jiǎn)單的直流對(duì)直流的升壓電路供給大家參考

在直流對(duì)之流的升壓電路中基本原理都是高頻振蕩器產(chǎn)生低頻脈沖電壓，在經(jīng)過(guò)整流獲得直流電壓的過(guò)程，不論電壓值是多少基本的原理是不變的

下圖是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的直流對(duì)直流升壓電路，他的核心器件就是三極管和線圈構(gòu)成的震蕩電路

三極管和線圈組成的震蕩電路產(chǎn)生的高頻振蕩電流在線圈的兩段產(chǎn)生很大的電脈沖，在另外一組線圈上產(chǎn)生同樣的高頻脈沖信號(hào)，在經(jīng)過(guò)二極管整流后成為單向的脈沖高壓電流（高于電池電壓）

這個(gè)高壓電流在經(jīng)過(guò)電容的時(shí)候由于電流的充放電，波動(dòng)被大大濾除，在經(jīng)過(guò)濾波限流電阻后電流基本較為平穩(wěn)

經(jīng)過(guò)初步整流濾波的電壓還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于要應(yīng)用的電壓，所以需要一個(gè)穩(wěn)壓管來(lái)穩(wěn)定到合適的電壓

經(jīng)過(guò)整個(gè)升壓過(guò)程的電壓最終被送到輸出端供給設(shè)備使用，這個(gè)升壓后的電壓波動(dòng)較大，所以不適用于抗干擾較差的低頻無(wú)線電設(shè)備

整個(gè)電路比較簡(jiǎn)單，如果輸出的電壓電流過(guò)高過(guò)大三極管需要增加散熱，或者換成更加高效的升壓電路

　　審核編輯：湯梓紅