開關(guān)直流升壓電路原理分析

開關(guān)直流升壓電路(即所謂的boost或者step-up電路)原理

the boost converter,或者叫step-up converter，是一種開關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高。

假定那個開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長時間，所有的元件都處于理想狀態(tài)，電容電壓等于輸入電壓。

下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路

充電過程

在充電過程中，開關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通)，等效電路如圖二，開關(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替。這時，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

放電過程

如圖，這是當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時，由于電感的電流 保持特性，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電， 電容兩端電壓升高，此時電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。

說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時，電感吸收能量，放電時電感放出能量。

如果電容量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續(xù)的電流。

如果這個通斷的過程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

一些補充

1 AA電壓低,反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開關(guān)管,整流管,及其他損耗(含電感上).

1.電感不能用磁體太小的(無法存應(yīng)有的能量),線徑太細的(脈沖電流大,會有線損大).

2 整流管大都用肖特基,大家一樣,無特色,在輸出3.3V時,整流損耗約百分之十.

3 開關(guān)管,關(guān)鍵在這兒了,放大量要足夠進飽和,導(dǎo)通壓降一定要小,是成功的關(guān)鍵.總共才一伏,管子上耗多了就沒電出來了,因些管壓降應(yīng)選電流時不超過0.2--0.3V,單只做不到就多只并聯(lián).......

4 電流有多大呢?我們簡單點就算1A吧,其實是不止的.由于效率低會超過1.5A,這是平均值,半周供電時為3A,實際電流波形為0至6A.所以咱建議要用兩只號稱5A實際3A的管子并起來才能勉強對付.

5 現(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子,所以咱建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨?

以上是書本上沒有直說的知識,但與書本知識可對照印證.

開關(guān)管導(dǎo)通時，電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存;開關(guān)管關(guān)斷時，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正 端，經(jīng)由二極管-負載形成回路，完成升壓功能。既然如此，提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個方面著手：1.盡可能降低開關(guān)管導(dǎo)通時回路的阻抗，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化 為磁能;2.盡可能降低負載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能，同時回路的損耗;3.盡可能降低控制電路的消耗，因為對于轉(zhuǎn)換來說，控制電路的 消耗某種意義上是浪費掉的，不能轉(zhuǎn)化為負載上的能量。

審核編輯 黃宇