什麼是電感型升壓DC/DC轉換器？
如圖1所示爲簡化的電感型DC-DC轉換器電路，閉合開關會引起通過電感的電流增加。打開開關會促使電流通過二極管流向輸出電容。因儲存來自電感的電流，多個開關週期以後輸出電容的電壓升高，結果輸出電壓高於輸入電壓。
決定電感型升壓的DC-DC轉換器輸出電壓的因素是什麼？
在圖2所示的實際電路中，帶集成功率MOSFET的IC代替了機械開關，MOSFET的開、關由脈寬調製(PWM)電路控制。輸出電壓始終由PWM佔空比決定，佔空比爲50%時，輸出電壓爲輸入電壓的兩倍。將電壓提高一倍會使輸入電流大小達到輸出電流的兩倍，對實際的有損耗電路，輸入電流還要稍高。
電感值如何影響電感型升壓轉換器的性能？
因爲電感值影響輸入和輸出紋波電壓和電流，所以電感的選擇是感性電壓轉換器設計的關鍵。等效串聯電阻值低的電感，其功率轉換效率最佳。要對電感飽和電流額定值進行選擇，使其大於電路的穩態電感電流峯值。
電感型升壓轉換器IC電路輸出二極管選擇的原則是什麼？
升壓轉換器要選快速肖特基整流二極管。與普通二極管相比，肖特基二極管正向壓降小，使其功耗低並且效率高。肖特基二極管平均電流額定值應大於電路最大輸出電壓。
怎樣選擇電感型升壓轉換器IC電路的輸入電容？
升壓調節器的輸入爲三角形電壓波形，因此要求輸入電容必須減小輸入紋波和噪聲。紋波的幅度與輸入電容值的大小成反比，也就是說，電容容量越大，紋波越小。如果轉換器負載變化很小，並且輸出電流小，使用小容量輸入電容也很安全。如果轉換器輸入與源輸出相差很小，也可選小體積電容。如果要求電路對輸入電壓源紋波干擾很小，就可能需要大容量電容，並(或)減小等效串聯電阻(ESR)。
在電感型升壓轉換器IC電路中，選擇輸出電容時要考慮哪些因素？
輸出電容的選擇決定於輸出電壓紋波。在大多數場合，要使用低ESR電容，如陶瓷和聚合物電解電容。如果使用高ESR電容，就需要仔細查看轉換器頻率補償，並且在輸出電路端可能需要加一額外電容。
進行電感型升壓轉換器IC電路佈局時需要考慮哪些因素？
首先，輸入電容應儘可能靠近IC，這樣可以減小影響IC輸入電壓紋波的銅跡線電阻。其次，將輸出電容置於IC附近。連接輸出電容的銅跡線長會影響輸出電壓紋波。第三點是，儘量減小連接電感和輸出二極管的跡線長度，減小功耗並提高效率。最後一點是，輸出反饋電阻遠離電感可以將噪聲影響降至最小。
電感型升壓轉換器應用在哪些場合？
電感型升壓轉換器的一個主要應用領域是爲白光LED供電，該白光LED能爲電池供電系統的液晶顯示(LCD)面板提供背光。在需要提升電壓的通用直流-直流電壓穩壓器中也可使用。
要了解電感式升壓/降壓的原理(我今天只講升壓),首先必須要了解電感的一些特性:電磁轉換與磁儲能。其它所有參數都是由這兩個特性引出來的。先看看下面的圖:
電感迴路通電瞬間
相信有初中文化是壇友們都知道,一個電池對一個線圈通電,這是個電磁鐵。不論你是否科盲,你一定會奇怪,這有什麼值得分析的呢?有!我們要分析它通電和斷電的瞬間發生了什麼。
線圈(以後叫作'電感'了)有一個特性---電磁轉換,電可以變成磁,磁也可以變回電。當通電瞬間,電會變爲磁並以磁的形式儲存在電感內。而斷電瞬磁會變成電,從電感中釋放出來。
現在我們看看下圖,斷電瞬間發生了什麼:
斷電瞬間
前面我說過了,電感內的磁能會在電感斷電時重新變回電,然而問題來了:此時迴路已經斷開,電流無處可以,磁如何能轉換成電流呢?很簡單,電感兩端會出現高壓!電壓有多高呢?無窮高,直到擊穿任何阻擋電流前進的介質爲止。
這裏我們瞭解了電感的第二個特性----升壓特性。當迴路斷開時,電感內的能量會以無窮高電壓的形式變換回電,電壓能升多高,僅取決於介質變的擊穿電壓。
現在可以小結一下了:
下面是正壓發生器,你不停地扳動開關,從輸入處可以得到無窮高的正電壓。電壓到底升到多高,取決於你在二極管的另一端接了什麼東西讓電流有處可去。如果什麼也不接,電流就無處可去,於是電壓會升到足夠高,將開關擊穿,能量以熱的形式消耗掉。
正壓發生器原理圖 負壓發生器原理圖
下面是負壓發生器,你不停地扳動開關,從輸入處可以得到無窮高的負電壓。
上面說的都是理論,現在來點實際的電子線路圖,看看正/負壓發生器的'最小系統'到底什麼樣子:
實際電子線路
你可以很清楚看到演變,電路中僅僅把開關換成了三極管換而已。
不要小看這兩個圖,事實上,所以開關電源都是由這兩個圖組合變換而來,所以掌握這兩個圖非常重要。
最後要提提磁飽合的問題。什麼是磁飽合?
從上面的背景知道我們可以知道電感能儲存能量,將能量以磁場方式保存,但能存多少呢?存滿之後會發生什麼情況呢?
1。存多少:'最大磁通量'這個參數就是幹這個用的,很顯然,電感不能無限保存能量,它存儲能量的數量由電壓與時間的乘積決定,對於每個電感來說,這是一個常數,根據這個常數你可以算出一個電感要提供N伏M安供電時必須工作於多高的頻率下。
2。存滿之後會如何:這就是磁飽合的問題。飽合之後,電感失去一切電感應有的特性,變成一純電阻,並以熱的形式消耗掉能量。
DC/DC 升壓原理
升壓式DC/DC變換器主要用於輸出電流較小的場合，只要採用1~2節電池便可獲得3~12V工作電壓，工作電流可達幾十毫安至幾百毫安，其轉換效率可達70%-80%。
升壓式DC/DC變換器的基本工作原理如圖所示。電路中的VT爲開關管，當脈衝振盪器對雙穩態電路置位(即Q端爲1)時，VT導通，電感VT中流過電流並儲存能量，直到電感電流在RS上的壓降等於比較器設定的閩值電壓時，雙穩態電路復位，即Q端爲0。此時VT截止，電感LT中儲存的能量通過一極管VD1供給負載，同時對C進行充電。當負載電壓要跌落時，電容C放電，這時輸出端可獲得高於輸大端的穩定電壓。輸出的電壓由分壓器R1和R2分壓後輸入誤差放大器，並與基準電壓一起去
控制脈衝寬度，由此而獲得所需要的電壓，即V0=VR*(R1/R2+1)式中:VR——基準電壓。
降壓式DC/DC變換器的輸出電流較大，多爲數百毫安至幾安，因此適用於輸出電流較大的場合。降壓式DC/DC變換器基本工作原理電路如圖所示。VT1爲開關管，當VT1導通時，輸入電壓Vi通過電感L1向負載RL供電，與此同時也向電容C2充電。
在這個過程中，電容C2及電感L1中儲存能量。當VT1截止時，由儲存在電感L1中的能量繼續向RL供電，當輸出電壓要下降時，電容C2中的能量也向RL放電，維持輸出電壓不變。二極管VD1爲續流二極管，以便構成電路迴路。輸出的電壓Vo經R1和R2組成的分壓器分壓，把輸出電壓的信號反饋至控制電路，由控制電路來控制開關管的導通及截止時間，使輸出電壓保持不變。
DC/DC升壓穩壓器原理
DC/DC升壓有三種基本工作方式：
一種是電感電流處於連續工作模式，即電感上電流一直有電流；
一種是電感電流處於斷續工作模式，即在開關截止末期電感上電流發生斷流；
還有一種是電感電流處於臨界連續模式，即在開關截止期間電感電流剛好變爲“0”時，開關又導通給電感儲能。
下面我們將主要介紹連續工作模式及斷續工作模式的工作原理。
連續工作模式
當穩壓器有一定負載時，電感電流處於連續工作模式。當開關導通時，如圖1所示，電感和電容進行儲能，電感電流不能突變，電流線性增加，也給電容C1進行充電。當開關截止時，如圖2所示，負載電流由電感和電容提供，電感電流不能突變，繼續給負載輸出電流，給負載供電。電流IL和ID的電流變化和電容電壓變化如圖3所示。當開關管導通時：△IL=Vin*D/L1；當開關管截止時：△IL=Vout*(1-D)/L1;根據以上兩個式子得出：Vout=Vin/(1-D)（D爲佔空比）
斷續工作模式
當穩壓器處於輕負載或無負載時，電感電流處於連續工作模式波形圖如圖4所示。
幾款直流升壓電路原理與設計
直流升壓就是將電池提供的較低的直流電壓，提升到需要的電壓值，其基本的工作過程都是：高頻振盪產生低壓脈衝——脈衝變壓器升壓到預定電壓值——脈衝整流獲得高壓直流電，因此直流升壓電路屬於DC/DC電路的一種類型。
在使用電池供電的便攜設備中，都是通過直流升壓電路獲得電路中所需要的高電壓，這些設備包括：手機、傳呼機等無線通訊設備、照相機中的閃光燈、便攜式視頻顯示裝置、電蚊拍等電擊設備等等。
一、幾種簡單的直流升壓電路
以下是幾種簡單的直流升壓電路，主要優點：電路簡單、低成本；缺點：轉換效率較低、電池電壓利用率低、輸出功率小。這些電路比較適合用在萬用電表中，替代高壓疊層電池。
二、24V供電ＣＲＴ高壓電源
一些照相機ＣＲＴ使用１１．４ｃｍ（４．５英寸）純平面ＣＲＴ作爲顯示部件，其高壓部件的陽極電壓爲＋２０ｋＶ，聚焦極電壓爲＋３．２ｋＶ，加速極電壓爲＋１０００Ｖ，高壓部件供電爲直流２４Ｖ。以下電路是爲替換維修這些顯示器的高壓部件而設計（電路選自網絡文章，原作者不詳）。該電路的設計也可爲其他升壓電路設計提供參考。
基本原理：ＮＥ５５５構成脈衝發生器，調節電位器ＶＲ２可使之產生頻率爲２０ｋＨｚ左右的脈衝，電位器ＶＲ１調脈寬。ＴＲ１爲推動級，脈衝變壓器Ｔ１採用反極性激勵，即ＴＲ１導通時ＴＲ２截止，ＴＲ１截止時ＴＲ２導通，Ｄ３、Ｃ９、ＶＲ３、Ｒ７及Ｄ４、Ｒ６、ＴＲ３組成高壓保護電路。ＶＲ２用於調頻率，調節ＶＲ２可調整高壓大小。
ＶＲ２選用精密可調電阻。Ｔ２可選用彩電行輸出變壓器變通使用。筆者選用的是東洋ＳＥ－１４３８Ｇ系列３５ｃｍ（１４英寸）彩電的行輸出變壓器，採用此變壓器陽極電壓可達２０ｋＶ，再適當選取Ｒ８的阻值使加速極電壓爲＋１０００Ｖ、Ｒ９的阻值使聚焦極電壓爲＋３．２ｋＶ即可。整個部件採用鋁盒封裝，鋁殼接地，這樣可減少對電路干擾。
一個DC-DC升壓電路。Q1、Q2、R1、C2、L1組成一個震盪電路。D1，C3是整流濾波電路，D2、D5、Q3、R2是穩壓控制電路，這部分電路可以用一個穩壓二極管替代。這個電路負載直接接LED，有點不合理。
我的理解大概是這樣的:當大電流給電容C2充電時,R1端電位高,導致Q1Q2止;當充電電流變小時,Q1Q2通,電感兩端行成很高的反壓,同時電容C2通過Q2放電,當電容端電壓放到一定值時,電感反壓使給電容充電的電流又達到了一定值,使R1端電位高使Q1Q2截止;反覆這樣。。。。當。
Q1基極上有一電壓上升時，會使得C2右端的電壓產生一個大的上升，由於電容上的電壓不能突變，所以形成正反饋的作用，使得Q1基極電位迅速增大，從而Q1、Q2很快截止。然後就是C2的充電，使得Q1基極的電位下降，於是兩個三極管退出截止，進入飽和狀態。接下來便是C2的放電了。如此往返。
但是我不是很理解電感L的作用。如果Q1、Q2集電極都是電源VCC的話，好像我上面的推導才正確。
上電瞬間通過R1/R2給電容充電,當C1的電壓達到能使VT1導通時,VT2導通,T的初級繞組開始有電流流過,此時C放電,當C放電到不能使VT1導通時,VT1,VT2關斷,T中電流減小,同時T的次級線圈中開始感應出電流,當T的初級線圈中無電流流過,C又開始充電,如此反覆振盪,在T的次級線圈中就會感應出電壓來。大概就是這樣一個工作過程,說得不好請指出。
