電感式DC-DC的升壓器原理介紹

電感是我們?cè)谧儔浩髟O(shè)計(jì)當(dāng)中較長(zhǎng)使用的一種元件，它的主要作用是把電能轉(zhuǎn)化為磁能再存儲(chǔ)起來(lái)。需要注意的是，雖然電感的結(jié)構(gòu)類似于變壓器，但是其只有一個(gè)繞組。本篇文章主要介紹了電感式DC-DC的升壓器原理，并且本文屬于基礎(chǔ)性質(zhì)，適合那些對(duì)電感的特性并不了解，但同時(shí)又對(duì)升壓器感興趣的朋友們。文中的一些原理性知識(shí)都能在網(wǎng)上查到，所以這里就不多加贅述了。

想要充分理解電感式升壓原理，我們就必須首先知道電感的特性，包括電磁的轉(zhuǎn)換與磁儲(chǔ)能。這兩點(diǎn)非常重要，因?yàn)槲覀兯枰乃?a target="_blank">參數(shù)都是由這兩個(gè)特性引出來(lái)的。

首先，我們先來(lái)觀察下面的圖：

各位朋友都知道，上圖是電磁鐵，一個(gè)電池對(duì)一個(gè)線圈通電。有人可能會(huì)奇怪，這么簡(jiǎn)單的圖有什么好分析的呢？我們就是要用這張簡(jiǎn)單的圖來(lái)分析它通電和斷電的瞬間發(fā)生了什么。

線圈(以后叫作電感了)有一個(gè)特性---電磁轉(zhuǎn)換，電可以變成磁，磁也可以變回電。當(dāng)通電瞬間，電會(huì)變?yōu)榇挪⒁源诺男问絻?chǔ)存在電感內(nèi)。而斷電瞬磁會(huì)變成電，從電感中釋放出來(lái)。

現(xiàn)在我們看看下圖，斷電瞬間發(fā)生了什么：

前面我說(shuō)過(guò)了，電感內(nèi)的磁能會(huì)在電感斷電時(shí)重新變回電，然而問(wèn)題來(lái)了：此時(shí)回路已經(jīng)斷開(kāi)，電流無(wú)處可以，磁如何能轉(zhuǎn)換成電流呢？很簡(jiǎn)單，電感兩端會(huì)出現(xiàn)高壓！電壓有多高呢？無(wú)窮高，直到擊穿任何阻擋電流前進(jìn)的介質(zhì)為止。

這里我們了解了電感的第二個(gè)特性----升壓特性。當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí)，電感內(nèi)的能量會(huì)以無(wú)窮高電壓的形式變換回電，電壓能升多高，僅取決于介質(zhì)變的擊穿電壓。

現(xiàn)在我們對(duì)以上的內(nèi)容作一下小結(jié)：

下面是正壓發(fā)生器，你不停地扳動(dòng)開(kāi)關(guān)，從輸入處可以得到無(wú)窮高的正電壓。電壓到底升到多高，取決于你在二極管的另一端接了什么東西讓電流有處可去。如果什么也不接，電流就無(wú)處可去，于是電壓會(huì)升到足夠高，將開(kāi)關(guān)擊穿，能量以熱的形式消耗掉。

然后是負(fù)壓發(fā)生器，你不停地扳動(dòng)開(kāi)關(guān)，從輸入處可以得到無(wú)窮高的負(fù)電壓。

上面說(shuō)的都是理論，現(xiàn)在來(lái)點(diǎn)實(shí)際的電子線路圖，看看正/負(fù)壓發(fā)生器的最小系統(tǒng)到底什么樣子：

你可以很清楚看到演變，電路中僅僅把開(kāi)關(guān)換成了三極管換而已。不要小看這兩個(gè)圖，事實(shí)上，所以開(kāi)關(guān)電源都是由這兩個(gè)圖組合變換而來(lái)，所以掌握這兩個(gè)圖非常重要。

最后要提提磁飽合的問(wèn)題。什么是磁飽合？

從上面的背景知道我們可以知道電感能儲(chǔ)存能量，將能量以磁場(chǎng)方式保存，但能存多少呢？存滿之后會(huì)發(fā)生什么情況呢？

1. 存多少：最大磁通量這個(gè)參數(shù)就是干這個(gè)用的，很顯然，電感不能無(wú)限保存能量，它存儲(chǔ)能量的數(shù)量由電壓與時(shí)間的乘積決定，對(duì)于每個(gè)電感來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)常數(shù)，根據(jù)這個(gè)常數(shù)你可以算出一個(gè)電感要提供N伏M安供電時(shí)必須工作于多高的頻率下。

2. 存滿之后會(huì)如何：這就是磁飽合的問(wèn)題。飽合之后，電感失去一切電感應(yīng)有的特性，變成一純電阻，并以熱的形式消耗掉能量。