DC-DC升壓電路圖的工作原理講解

升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將輸入電壓升高到一個(gè)更高的水平。它利用開(kāi)關(guān)器件和磁性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)升壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓通過(guò)磁性元件降壓后加到輸出端子上;

當(dāng)開(kāi)關(guān)器件關(guān)閉時(shí)，磁性元件中的磁場(chǎng)能量被儲(chǔ)存起來(lái)，為下一個(gè)導(dǎo)通階段做準(zhǔn)備。

通過(guò)調(diào)節(jié)占空比，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以輸出不同的電壓值。

升壓分兩個(gè)步驟，一個(gè)是充電過(guò)程;一個(gè)是放電過(guò)程，電感啟著關(guān)鍵作用

(1)充電過(guò)程

升壓電路原理的充電過(guò)程，在充電過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閉合這時(shí)，輸入電壓流過(guò)電感。二極管防止電容對(duì)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(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲(chǔ)存了一些能量。

(2)放電過(guò)程

升壓電路原理的放電過(guò)程。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來(lái)的電路已斷開(kāi)，于是電感只能通過(guò)新電路放電，即電感開(kāi)始給電容充電， 電容兩端電壓升高，此時(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了，升壓完畢。 升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞過(guò)程。充電時(shí)，電感吸收能量，放電時(shí)電感放出能量。如果電感量足夠大，那么在輸出端就可以在放 電過(guò)程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。如果這個(gè)通斷的過(guò)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。

升降壓電路暫不講解，芯片并不是很便宜電路較為復(fù)雜，封裝好的建議使用。此芯片好多坑。

一、引言

DC-DC升壓電路是一種將直流電壓升高到預(yù)定值的電路，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)電子設(shè)備的性能要求越來(lái)越高，而電源的性能直接影響著電子設(shè)備的整體性能。因此，理解DC-DC升壓電路的工作原理對(duì)于電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化至關(guān)重要。

二、DC-DC升壓電路的組成

DC-DC升壓電路主要由以下幾個(gè)部分組成：輸入電壓、開(kāi)關(guān)管、儲(chǔ)能元件、升壓變壓器和輸出電壓。輸入電壓是整個(gè)電路的能量來(lái)源，通常為一個(gè)較低的直流電壓。開(kāi)關(guān)管是控制輸入電壓通斷的關(guān)鍵元件，通過(guò)快速開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)輸入電壓的高頻脈沖。儲(chǔ)能元件通常采用電感或電容，用于儲(chǔ)存開(kāi)關(guān)管通斷時(shí)產(chǎn)生的能量。升壓變壓器則用于實(shí)現(xiàn)電壓的升高，其匝數(shù)比的設(shè)計(jì)決定了輸出電壓的大小。輸出電壓是經(jīng)過(guò)升壓后的直流電壓，滿足了電子設(shè)備對(duì)于高電壓的需求。

三、DC-DC升壓電路的工作原理

DC-DC升壓電路的工作原理主要基于開(kāi)關(guān)管的快速通斷以及電感的電流保持特性。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓為電感充電，電流線性增加，同時(shí)電容向負(fù)載供電。當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與輸入電壓一起為電容充電，同時(shí)向負(fù)載提供能量。由于電感的電流保持特性，使得在開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)的時(shí)間內(nèi)，電路仍然能夠保持電流的連續(xù)性。通過(guò)這種方式，DC-DC升壓電路實(shí)現(xiàn)了在輸入電壓較低的情況下，輸出較高的直流電壓。

四、DC-DC升壓電路的特點(diǎn)

DC-DC升壓電路具有以下特點(diǎn)：首先，其輸出電壓可以高于或低于輸入電壓，滿足了各種不同的電源需求;其次，由于采用了開(kāi)關(guān)管的高頻通斷控制，使得整個(gè)電路的轉(zhuǎn)換效率較高;最后，通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)管和變壓器等元件的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的電壓調(diào)節(jié)，具有良好的通用性和靈活性。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

DC-DC升壓電路廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中。例如，在一些低功耗、高性能的電子設(shè)備中，需要使用高電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，此時(shí)就需要使用DC-DC升壓電路將較低的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高的輸出電壓。此外，在分布式電源系統(tǒng)中，由于各個(gè)模塊的輸入電壓可能存在差異，通過(guò)使用DC-DC升壓電路，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的穩(wěn)定供電。在一些高精度測(cè)量?jī)x器中，也經(jīng)常使用DC-DC升壓電路來(lái)提供穩(wěn)定的參考電壓。

六、總結(jié)與展望

本文詳細(xì)介紹了DC-DC升壓電路的組成、工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)景。通過(guò)對(duì)其工作原理的深入理解，我們可以更好地設(shè)計(jì)和優(yōu)化電子設(shè)備中的電源系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展，未來(lái)DC-DC升壓電路的應(yīng)用將更加廣泛，其在性能、穩(wěn)定性、可靠性等方面也將得到進(jìn)一步優(yōu)化和提高。

DC-DC 升壓電路

從這些計(jì)算中，我們可以看到負(fù)載僅僅消耗了 12.5W 的輸入功率，剩余部分 (30 – 12.5 = 17.5 W) 轉(zhuǎn)化為熱量。

照這么來(lái)看，其實(shí)是有點(diǎn)浪費(fèi)的，如果觸摸串聯(lián)電阻，會(huì)有點(diǎn)熱，這里需要結(jié)合機(jī)制來(lái)冷卻電路，為了獲得更優(yōu)的解決方案，可以看下面的電路：

DC-DC 升壓電路

開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，輸入電壓為 0V，控制在 ON 位置時(shí)，輸入電壓為 12V。下圖分別顯示了開(kāi)關(guān)位置 ON 和 OFF 的等效電路。

DC-DC 升壓電路等效電路

如果我們?nèi)缦聢D(a)所示控制開(kāi)關(guān)，我們得到如下圖(b)所示的電壓圖。T為切換周期，單位為毫秒或微秒。

DC-DC 升壓電路

在這種情況下，這種開(kāi)關(guān)行為的平均輸出電壓為 5V，因?yàn)椋?

DC-DC 升壓電路

該電路的平均輸出電壓為5V，但我們可以通過(guò)使用RC濾波電路去除諧波來(lái)改善輸出波形。

如果我們假設(shè)開(kāi)關(guān)是理想的(理想開(kāi)關(guān)是不消耗或耗散電源的開(kāi)關(guān))，我們可以計(jì)算出該電路的效率為 100%。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于 ON 位置時(shí)，流過(guò)電路的電流為 6A。

由于我們有一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)，耗散功率為 P_diss = RI 2 = 0 * 9 2 = 0W。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉位置時(shí)，沒(méi)有電流流過(guò)開(kāi)關(guān)，因此在這種情況下，耗散功率也為 0。

然而在實(shí)際應(yīng)用中，找到一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)是比較困難的，這就意味著實(shí)際上會(huì)有一些功耗，雖然有功耗，但轉(zhuǎn)換的效率仍舊很高。

二DC-DC 升壓電路

DC-DC 升壓電路主要是增加電源的電壓，例如：升壓轉(zhuǎn)換器可以采用 5V 電源并將其升壓至 25V。通常，你會(huì)在電池充電器或太陽(yáng)能電池板中找到 DC-DC 升壓轉(zhuǎn)換器。它們還可用于從同一電池為具有不同工作電壓的組件供電。