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DC To DC升压原理是什么?有电感式升压和电容式升压两种

 雁北王 2024-01-28 发布于山西
电子产品设计方案
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2019-10-09 21:40德丰电创科技股份有限公司资深电子工程师 优质科技领域创作者

DC To DC 升压电路是电子工程师常用电路

DC转DC升压电路有电容式升压和电感式升压两种;电感式升压电路中,电感作为能量补充器,促使后端电路电压升高,如果去除功率电感是没办法实现升压的。电容式的DC转DC升压电路使用电容电荷泵能量补充器。

电感式升压原理分析

在电感式升压电路中,需要加入功率电感作为能量器,才可以达到升压的目的。

在下图中,当开关SW1闭合时,由于对地短路,通过电感L1的电流会急剧增加,电感会把电场转为磁场。

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电感式升压原理

当通过电感的电流急剧增加后,断开开关SW1,电感的磁场此时也会转换为电场,大电流通过肖特基二极管D1流到后端电路,后端电路的电容储存前面过来的大电流,多次快速开关后,就可以实现电压升高了。

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电感式升压原理

根据电感式升压的原理,我们可以设计出专门用于DC转DC 的电感式升压芯片。输出的电压信号反馈给PWM控制器,PWM控制器根据输出电压自动调节MOS管的开关速度和占空比,以实现稳压的电压输出。

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电感式升压原理

所以电感式DC To DC转换芯片必须加入功率电感和肖特基二极管。肖特基二极管开关速度最快,在电感式升压电路中一般都使用肖特基二极管。

比较常见的电感式DC To DC转换芯片有LM2577/LM2587,使用非常简单,输出电流可以达到1A以上,通过调整电阻R1/R2的比例就可以得到需要的输出电压。Vout=1.23(1+R1/R2)。

DC To DC升压原理是什么?有电感式升压和电容式升压两种

LM2577

电容式升压原理分析

电容式升压电路通过电容充电泵的方式实现。

在下图中,当开关SW1和SW2闭合后,对输出电容(C_OUT)进行充电。

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电容式升压原理

当断开SW1和SW4,闭合SW2和SW3后,会对充电泵电容(C_CHARGE)进行充电

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电容式升压原理

当断开SW2和SW3,闭合SW1和SW4后,由于输入电源的正极连接到了充电泵电容(C_CHARGE)的下端,把上方电压抬高,从而使输出电容(C_OUT)电压升高

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电容式升压原理

所以电感式DC To DC转换器并不需要功率电感的参与。根据电容式升压的原理,我们同样可以设计出专门用于DC转DC 的电容式升压芯片。

DC To DC升压原理是什么?有电感式升压和电容式升压两种

电容式升压芯片方框图

由于电容提供的能量会比功率电感少,所以电容式升压的方式得到的输出电流一般会比电感式升压的小。

电容式升压电路设计相对较为简单,只需要外接一个电容作为充电泵就可以了,下图示例为使用HT7936A设计的5V输出升压电路。

DC To DC升压原理是什么?有电感式升压和电容式升压两种

5V输出升压电路

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