升压转换器的工作原理

　　升压转换器（也称为升压转换器）是一种直流到直流转换器电路，旨在将输入直流电压转换为输出直流电压，其电平可能远高于输入电压电平。

　　然而，该过程始终保持关系 P = I x V，这意味着随着转换器的输出提高输入电压，输出按比例减少电流，这导致输出功率几乎总是等于输入功率或小于输入功率。

　　升压转换器的工作原理

　　升压转换器是一种 SMPS 或开关模式电源，它基本上与两个有源半导体（晶体管和二极管）一起工作，并且至少使用一个电容器或电感器或两者形式的无源元件以提高效率。

　　这里的电感器主要用于升压，而电容器用于过滤开关波动并减少转换器输出端的电流纹波。

　　可能需要升压或升压的输入电源可以从任何合适的直流电源获得，例如电池、太阳能电池板、基于电动机的发电机等。

　　工作原理

　　升压转换器中的电感器在升压输入方面起着重要作用电压。

　　负责激活来自电感器的升压电压的关键方面是由于其抵抗或抵抗突然感应的电流通过它的固有特性，并且由于其通过产生磁场并随后破坏磁力来对此作出响应场地。破坏导致释放储存的能量。

　　上述过程导致将电流存储在电感器中，并以反电动势的形式在输出端反冲存储的电流。

　　继电器晶体管驱动器电路可以被认为是升压转换器电路的一个很好的例子。连接在继电器两端的反激二极管用于短路继电器线圈的反向反电动势，并在晶体管关闭时保护晶体管。

　　如果移除该二极管并且在晶体管的集电极/发射极之间连接一个二极管电容器整流器，则可以通过该电容器收集来自继电器线圈的升压电压。

　　升压转换器设计中的过程导致输出电压始终高于输入电压。

　　升压转换器配置

　　参考下图，我们可以看到一个标准的升压转换器配置，其工作模式可以理解为：

　　当所示器件（可以是任何标准功率 BJT 或 mosfet）打开时，来自输入电源的电流进入电感并顺时针流过晶体管，在输入电源的负端完成循环。

　　在上述过程中，电感器会经历突然引入的电流并试图抵抗流入，这导致通过产生磁场将一定量的电流存储在其中。

　　在下一个后续序列中，当晶体管关闭时，电流传导中断，再次迫使电感器上的电流水平发生突然变化。电感器通过反冲或释放存储的电流来对此做出响应。由于晶体管处于关闭位置，因此该能量通过二极管 D 并以反电动势电压的形式穿过所示输出端子。

　　电感器通过破坏先前在晶体管处于开关导通模式时在其中产生的磁场来执行此操作。

　　然而，上述释放能量的过程是以相反的极性实现的，因此输入电源电压现在与电感器反电动势电压串联。众所周知，当电源串联时，它们的净电压加起来会产生更大的组合结果。

　　在电感放电模式期间，升压转换器也会发生同样的情况，产生的输出可能是电感反电动势电压和现有电源电压的组合结果，如上图所示

　　该组合电压导致升压输出或升压输出，其路径通过二极管 D 和跨接电容器 C 最终到达连接的负载。

　　电容器 C 在这里起着相当重要的作用，在电感器放电模式期间，电容器 C 将释放的组合能量存储在其中，并且在下一个阶段，当晶体管再次关闭并且电感器处于存储模式时，电容器 C 尝试通过向负载提供自身存储的能量来保持平衡。见下图。

　　这确保了连接负载的电压相对稳定，能够在晶体管的导通和关断期间获得电力。

　　如果不包括 C，则取消此功能，从而导致负载功率降低和效率降低。

　　当晶体管以给定频率打开/关闭时，上述过程继续进行，从而维持升压转换效果。

　　运作模式

　　升压转换器可以主要以两种模式操作：连续模式和不连续模式。

　　在连续模式下，电感电流在其放电过程中绝不允许达到零（当晶体管关闭时）。

　　当晶体管的开/关时间以这样一种方式确定时，就会发生这种情况，即电感器总是通过开关导通晶体管快速连接回输入电源，然后才能在负载和电容器 C 上完全放电。

　　这允许电感器以有效的速率持续产生升压电压。

　　在不连续模式下，晶体管的开关导通时间可能相差很大，以至于电感器可能被允许完全放电并在晶体管的开关导通周期之间保持不活动状态，从而在负载和电容器 C 上产生巨大的纹波电压。

　　这可能会使输出效率降低并且波动更大。

　　最好的方法是计算晶体管的开/关时间，这会在输出端产生最大稳定电压，这意味着我们需要确保电感器处于最佳切换状态，这样它既不会太快地导通，也不会使其放电最好，也不要很晚才打开它，这可能会耗尽它的一个低效点。