DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

DC To DC 升壓電路是電子工程師常用電路

DC轉DC升壓電路有電容式升壓和電感式升壓兩種;電感式升壓電路中,電感作為能量補充器,促使後端電路電壓升高,如果去除功率電感是沒辦法實現升壓的。電容式的DC轉DC升壓電路使用電容電荷泵能量補充器。

電感式升壓原理分析

在電感式升壓電路中,需要加入功率電感作為能量器,才可以達到升壓的目的。

在下圖中,當開關SW1閉合時,由於對地短路,通過電感L1的電流會急劇增加,電感會把電場轉為磁場。

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

電感式升壓原理

當通過電感的電流急劇增加後,斷開開關SW1,電感的磁場此時也會轉換為電場,大電流通過肖特基二極管D1流到後端電路,後端電路的電容儲存前面過來的大電流,多次快速開關後,就可以實現電壓升高了。

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

電感式升壓原理

根據電感式升壓的原理,我們可以設計出專門用於DC轉DC 的電感式升壓芯片。輸出的電壓信號反饋給PWM控制器,PWM控制器根據輸出電壓自動調節MOS管的開關速度和佔空比,以實現穩壓的電壓輸出。

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

電感式升壓原理

所以電感式DC To DC轉換芯片必須加入功率電感和肖特基二極管。肖特基二極管開關速度最快,在電感式升壓電路中一般都使用肖特基二極管。

比較常見的電感式DC To DC轉換芯片有LM2577/LM2587,使用非常簡單,輸出電流可以達到1A以上,通過調整電阻R1/R2的比例就可以得到需要的輸出電壓。Vout=1.23(1+R1/R2)。

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LM2577

電容式升壓原理分析

電容式升壓電路通過電容充電泵的方式實現。

在下圖中,當開關SW1和SW2閉合後,對輸出電容(C_OUT)進行充電。

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

電容式升壓原理

當斷開SW1和SW4,閉合SW2和SW3後,會對充電泵電容(C_CHARGE)進行充電

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電容式升壓原理

當斷開SW2和SW3,閉合SW1和SW4後,由於輸入電源的正極連接到了充電泵電容(C_CHARGE)的下端,把上方電壓抬高,從而使輸出電容(C_OUT)電壓升高

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

電容式升壓原理

所以電感式DC To DC轉換器並不需要功率電感的參與。根據電容式升壓的原理,我們同樣可以設計出專門用於DC轉DC 的電容式升壓芯片。

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

電容式升壓芯片方框圖

由於電容提供的能量會比功率電感少,所以電容式升壓的方式得到的輸出電流一般會比電感式升壓的小。

電容式升壓電路設計相對較為簡單,只需要外接一個電容作為充電泵就可以了,下圖示例為使用HT7936A設計的5V輸出升壓電路。

DC To DC升壓原理是什麼?有電感式升壓和電容式升壓兩種

5V輸出升壓電路

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