DC/DC 升壓或升壓轉換器是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)模式轉換器類(lèi)型之一，可根據給定情況增加輸入電壓。

DC/DC 轉換器用于我們日常生活中使用的多種電器。這些轉換器的主要目標是根據當前的應用升高或降低直流電壓，同時(shí)提供電壓調節。

升壓或升壓轉換器是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)模式轉換器類(lèi)型之一，可根據要求增加或提升輸入電壓。有很多場(chǎng)景需要稍高的電壓。請繼續閱讀，了解有關(guān)升壓轉換器的基礎知識及其工作原理的更多信息。

升壓轉換器基礎知識

升壓轉換器的歷史可以追溯到 20 世紀 60 年代，初用于為飛機上的電子系統供電 [1]。初的要求要求這些轉換器盡可能緊湊和高效。這強調了設計簡(jiǎn)單且優(yōu)化的必要性。升壓轉換器由電感器、半導體開(kāi)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，并且比交流變壓器更簡(jiǎn)單。升壓或升壓轉換器的電路圖如圖 1 所示。

圖 1. 升壓或升壓轉換器的電路圖。EETech 的形象財產(chǎn)

使用升壓轉換器的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高。如果設計良好，高達 99% 的輸入能量可以轉換為有用的輸出能量，從而使整體效率達到 99%。需要注意的是，升壓轉換器的設計主要是開(kāi)關(guān)（通常是MOSFET）的擊穿電壓和導通電阻值之間的折衷。這是因為開(kāi)關(guān)電壓需要額定為高電壓，因為它看到的電壓是電源電壓和電感器電壓的總和，這意味著(zhù)高導通電阻。

選擇能夠承受大電流并具有高導磁磁芯的電感器也至關(guān)重要。這有助于在不影響整體設計緊湊性的情況下獲得高電感值。電感器始終連接在輸入側，是恒定輸入電流的來(lái)源。這使得升壓轉換器成為恒流輸入源，其中負載可以被視為恒壓源。

電路工作原理

升壓轉換器或升壓轉換器有助于將直流電壓從輸入升壓到輸出。開(kāi)關(guān)的導通狀態(tài)決定了電路的操作。

在導通狀態(tài)期間，流過(guò)電感器的電流線(xiàn)性增加。二極管不導通。如圖 2 所示。在關(guān)斷狀態(tài)期間，二極管傳導電流，能量從電感器傳輸到電容器。盡管流過(guò)電感器的電流不會(huì )突然變化，但這會(huì )導致電感器電流減少[4]。圖 3 對此進(jìn)行了說(shuō)明。

圖 2. 升壓轉換器的通態(tài)操作。

圖 3. 升壓轉換器的斷態(tài)操作。EETech 的形象財產(chǎn)

在分析升壓轉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的，這只有通過(guò)選擇正確的電感值才能實(shí)現。此外，任何完整周期內電感器電流的凈變化為零，因為電感器電流值在導通狀態(tài)期間從正斜率值上升到值，然后以負斜率回落到初始值 [3] 。

在電路的穩態(tài)工作期間，可以根據電感電流值定義兩種工作模式。如果電感器電流永遠不會(huì )達到零，則稱(chēng)為連續導通模式。然而，如果電感器電流達到零，它就會(huì )以斷續模式工作。

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(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)間的百分比。換句話(huà)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(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)減少電壓紋波產(chǎn)生干凈的直流電壓。

根據升壓轉換器的輸入和輸出電壓之間的關(guān)系，可以推斷，當占空比接近零時(shí)，輸出電壓等于輸入電壓。類(lèi)似地，當占空比接近1時(shí)，輸出側的電壓無(wú)限增長(cháng)。