DC-DC升压电路详解：原理、参数与选择策略

DC-DC升压电路是一种电子设备中的关键组件，它在电力转换过程中扮演着提升电压的角色，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、太阳能电池板等领域。本文主要探讨了BOOST升压电路的工作原理和设计要点。 在BOOST电路中，电感器作为能量转换的重要元件，它在MOS开关管的开关周期内起到储存和释放能量的作用。当开关接通时，电感储存电能并将其转化为磁场存储；开关断开时，这些储存的磁场能量通过电感线圈转化为电能，经由二极管和电容滤波后，输出一个高于输入电压的直流电压。肖特基二极管在此起到隔离和保护作用，防止电感储能时对负载供电造成干扰，并确保在开关关闭时，二极管导通，尽可能地传输能量到负载。 决定电感型升压DC-DC转换器输出电压的关键因素是PWM（脉宽调制）控制的MOSFET开关占空比。当占空比为50%时，输出电压会是输入电压的两倍。然而，为了保证电路的稳定性，输入电流通常会略高于输出电流，尤其是在考虑电路损耗的情况下。 电感值对于转换器性能至关重要，它影响输入和输出的纹波电压和电流。选择电感时，应优先考虑具有低等效串联电阻（ESR）的电感，这样可以提高功率转换效率。同时，需确保电感的饱和电流额定值大于电路的最大稳态电感电流峰值，以防止过热或损坏。 升压转换器的输出二极管通常选用肖特基整流二极管，因其具有低正向压降，能够减少功耗和提高效率。选择二极管时，其平均电流额定值应大于电路的最大输出电压，以确保足够的电流通过。 输入电容的选择要考虑输入电压波形，对于升压调节器，通常需要选择容量足够大以减小输入纹波和噪声的电容。纹波幅度与电容值成反比，即电容越大，纹波越小。在设计时，还要考虑负载变化的影响，如果负载变化小，可以选择较小的电容以降低成本，反之则需要更大的电容来平滑电压波动。 设计和优化DC-DC升压电路时，需要综合考虑电感、开关、二极管和电容的选择，以及PWM控制策略，以实现高效、稳定且符合应用需求的电压转换。