一臺控制變壓器的升壓電路設(shè)計

本節(jié)介紹兩種控制變壓器升壓電路，即一臺控制變壓器升壓電路和兩臺控制變壓器升壓電路。

一臺控制變壓器升壓電路

我們在設(shè)計需要有些需要鋰電池的產(chǎn)品中，由于鋰電池正常工作電壓范圍在2.9V~4.2V之間，對于那些高于4.2V的電路，比如5V的電路，鋰電池的供電電壓就是不夠的。這樣我們就需要用到升壓電路，來實現(xiàn)升壓的功能。這里我們對鋰電池的升壓電路設(shè)計采用的是Boost升壓電路結(jié)構(gòu)。

Boost升壓電路原理

我們知道大部分DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片大都是采用Boost升壓結(jié)構(gòu)的形式，其主要由升壓電感、二極管、和電容組成。

Boost升壓電路是通過控制開關(guān)通斷，來控制電感存儲和釋放能量，從而使輸出電壓比輸入電壓高。

在開關(guān)閉合時，電感通過圖中回路1存儲能量，此時二極管截止，后級電路由電容供電;

當(dāng)開關(guān)斷開時，電感通過圖中回路2釋放能量，此時二極管導(dǎo)通，電感給電容充電并為后級電路供電。

所以我們可以發(fā)現(xiàn)，在開關(guān)斷開時，二極管兩端存在壓降，如果后級電路工作電流很大的話，那么這個二極管是在消耗很多的電能。所以在設(shè)計Boost電路時，對二極管的參數(shù)選型也很重要。

所以如果在輸出電流很大的情況下，那么這個電路就變得不是那么的十分完美，因為這個二極管消耗了電能。在這個電路中我們發(fā)現(xiàn)這里的二極管也是起到開關(guān)的作用，于是我們就想到在二極管導(dǎo)通時，使用內(nèi)阻極低的mos管來替代這個二極管，這樣mos管上的壓降就很小，耗電也就小。這種方法就是我們常說的同步整流。這里我們就很明顯的知道了，同步整流電路的工作效率比傳統(tǒng)二極管整流電路效率要高。對于鋰電池這種本身電量有限的電源，使用同步整流升壓給后級電路供電是最合適的方案，市場中有很多充電寶都是使用二極管整流，這種整流電路充電效率就沒有同步整流的高了。

一臺控制變壓器升壓電路如圖13-16所示。

控制變壓器升壓電路的工作原理

圖13-16 一臺控制變壓器升壓電路

電路構(gòu)成

該控制變壓器升壓電路由自耦變壓器 T1和控制變壓器T2等組成。

電路工作原理

圖中將控制變壓器反過來接線，即將控制變壓器原來的輸出端改為輸入端，而將原來的輸入端改為輸出端，這樣可以獲得低電壓輸入、高電壓輸出。再與自耦變壓器組合，可在較寬的范圍內(nèi)獲得可調(diào)的輸出電壓。如0～24V輸入/0～220V輸出。由于一般試驗電壓要求高，因此這個變通可人為地控制試驗電壓，并且將試驗電流控制在10mA以內(nèi)(通常取1mA)。

兩臺控制變壓器升壓電路

在現(xiàn)場維修中，有時需要較高的試驗電壓輸出設(shè)備，如果用標(biāo)準(zhǔn)成套設(shè)備，往往費用高，等待時間長而延誤生產(chǎn)。這里介紹用兩臺控制變壓器升壓的方法，可以獲得較高的電壓，解決應(yīng)急之需，組合方法如圖13-17所示。

控制變壓器升壓電路的工作原理

圖13-17 兩臺控制變壓器升壓電路

電路構(gòu)成

兩臺控制變壓器升壓電路由一臺自耦變壓器T和兩臺控制變壓器T1、T2共同組成。

電路工作原理

將兩臺控制變壓器的低壓輸出端(12V)當(dāng)作輸入端使用，并且將T1、T2的12V(示例)繞組串聯(lián)后，接到自耦調(diào)壓器的可調(diào)輸出端。將兩臺變壓器原來的電源輸入端(220V)串聯(lián)后作為輸出端使用。自耦變壓器的輸入端固定接到220V的工頻電源上。通過現(xiàn)在的變通，就可以獲得0～24V(12V+12V)/0～440V的試驗電壓了。

使用時，先將自耦變壓器的可調(diào)電刷置于零位，然后接通自耦變壓器的輸入電源，用一塊交流電壓表監(jiān)視0～24V的輸出電壓，再用一塊交流電壓表監(jiān)視0～440V的變壓器輸出電壓。當(dāng)達(dá)到所需電壓時，停止調(diào)節(jié)自耦變壓器的電刷即可。

注意事項

輸入電壓表有電壓指示時，輸出電壓表也應(yīng)有同比例的電壓上升。如果輸入電壓表有指示，而輸出電壓表的示值很小或者為零，則可單獨檢測變壓器T1或T2的輸出電壓。如果T1或T2的輸出電壓正常，而兩臺變壓器高壓繞組串聯(lián)后，輸出電壓反而小于單臺變壓器的輸出電壓，則表示輸出電壓繞組的連接是同極性連接，應(yīng)將調(diào)壓器調(diào)回零位，斷開調(diào)壓器工作電源，然后改變變壓器高電壓繞組接線，重復(fù)上述試驗。

試驗時，必須保證自耦變壓器的初始輸出值為0V，一邊查看變壓器的輸入電壓，一邊查看變壓器的輸出電壓。如果變壓器的輸入電壓正常，而輸出電壓不正常，則應(yīng)查明原因后再升壓。必須保證供給變壓器的電壓不超過變壓器的規(guī)定電壓范圍。變通時，要特別注意安全，保證設(shè)備和人身不受傷害。