DC/DC 升壓或升壓轉(zhuǎn)換器是簡(jiǎn)單的開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器類型之一，可根據(jù)給定情況增加輸入電壓。
DC/DC 轉(zhuǎn)換器用于我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫亩喾N電器。這些轉(zhuǎn)換器的主要目標(biāo)是根據(jù)當(dāng)前的應(yīng)用升高或降低直流電壓，同時(shí)提供電壓調(diào)節(jié)。
升壓或升壓轉(zhuǎn)換器是簡(jiǎn)單的開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器類型之一，可根據(jù)要求增加或提升輸入電壓。有很多場(chǎng)景需要稍高的電壓。請(qǐng)繼續(xù)閱讀，了解有關(guān)升壓轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)知識(shí)及其工作原理的更多信息。
升壓轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)知識(shí)
升壓轉(zhuǎn)換器的歷史可以追溯到 20 世紀(jì) 60 年代，初用于為飛機(jī)上的電子系統(tǒng)供電 [1]。初的要求要求這些轉(zhuǎn)換器盡可能緊湊和高效。這強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且優(yōu)化的必要性。升壓轉(zhuǎn)換器由電感器、半導(dǎo)體開關(guān)、二極管和電容器組成[2]。它需要更少的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且比交流變壓器更簡(jiǎn)單。升壓或升壓轉(zhuǎn)換器的電路圖如圖 1 所示。
圖 1. 升壓或升壓轉(zhuǎn)換器的電路圖。EETech 的形象財(cái)產(chǎn)
使用升壓轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高。如果設(shè)計(jì)良好，高達(dá) 99% 的輸入能量可以轉(zhuǎn)換為有用的輸出能量，從而使整體效率達(dá)到 99%。需要注意的是，升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)主要是開關(guān)（通常是MOSFET）的擊穿電壓和導(dǎo)通電阻值之間的折衷。這是因?yàn)殚_關(guān)電壓需要額定為高電壓，因?yàn)樗吹降碾妷菏请娫措妷汉碗姼衅麟妷旱目偤�，這意味著高導(dǎo)通電阻。
選擇能夠承受大電流并具有高導(dǎo)磁磁芯的電感器也至關(guān)重要。這有助于在不影響整體設(shè)計(jì)緊湊性的情況下獲得高電感值。電感器始終連接在輸入側(cè)，是恒定輸入電流的來(lái)源。這使得升壓轉(zhuǎn)換器成為恒流輸入源，其中負(fù)載可以被視為恒壓源。
電路工作原理
升壓轉(zhuǎn)換器或升壓轉(zhuǎn)換器有助于將直流電壓從輸入升壓到輸出。開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)決定了電路的操作。
在導(dǎo)通狀態(tài)期間，流過電感器的電流線性增加。二極管不導(dǎo)通。如圖 2 所示。在關(guān)斷狀態(tài)期間，二極管傳導(dǎo)電流，能量從電感器傳輸?shù)诫娙萜�。盡管流過電感器的電流不會(huì)突然變化，但這會(huì)導(dǎo)致電感器電流減少[4]。圖 3 對(duì)此進(jìn)行了說(shuō)明。
圖 2. 升壓轉(zhuǎn)換器的通態(tài)操作。
圖 3. 升壓轉(zhuǎn)換器的斷態(tài)操作。EETech 的形象財(cái)產(chǎn)
在分析升壓轉(zhuǎn)換器期間需要記住的兩個(gè)重要方面包括電感器電流是連續(xù)的，這只有通過選擇正確的電感值才能實(shí)現(xiàn)。此外，任何完整周期內(nèi)電感器電流的凈變化為零，因?yàn)殡姼衅麟娏髦翟趯?dǎo)通狀態(tài)期間從正斜率值上升到值，然后以負(fù)斜率回落到初始值 [3] 。
在電路的穩(wěn)態(tài)工作期間，可以根據(jù)電感電流值定義兩種工作模式。如果電感器電流永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到零，則稱為連續(xù)導(dǎo)通模式。然而，如果電感器電流達(dá)到零，它就會(huì)以斷續(xù)模式工作。
以下等式表示輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系：
Vout = Vin / ( 1 ? D ) _ _ _ _ _
其中 D 是占空比 [5]。
占空比定義為開關(guān)打開時(shí)間的百分比。換句話說(shuō)，電感器和電容器的并聯(lián)組合形成二階低通濾波器，可以平滑開關(guān)動(dòng)作，同時(shí)通過減少電壓紋波產(chǎn)生干凈的直流電壓。
根據(jù)升壓轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出電壓之間的關(guān)系，可以推斷，當(dāng)占空比接近零時(shí)，輸出電壓等于輸入電壓。類似地，當(dāng)占空比接近1時(shí)，輸出側(cè)的電壓無(wú)限增長(zhǎng)。 |
