DCDC 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表 - 電流限制 - 第二部分

在這個(gè)由兩部分組成的系列的第 1部分中，我談到了降壓或降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流。在本期中，我將介紹升壓或升壓轉(zhuǎn)換器。直流升壓變換器也稱為boost變換器或直流升壓斬波器，是可以提升電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其輸出（負(fù)載）電壓會(huì)比輸入（電源）電壓要高。

開(kāi)關(guān)電源為了要有高效率，其開(kāi)關(guān)需要快速的打開(kāi)及關(guān)閉，而且損失要低。1950年代商用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的發(fā)明對(duì)開(kāi)關(guān)電源非常重要，因此像升壓變換器之類的開(kāi)關(guān)電源才得以進(jìn)行。主要的DC-DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)是在1960年代初期，可以購(gòu)得半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)展的。航天產(chǎn)業(yè)需要體積小、輕量化而且高效率的電源轉(zhuǎn)換器，因此開(kāi)關(guān)電源快速發(fā)展。

升壓變換器是屬于至少有二個(gè)半導(dǎo)體元件（一個(gè)二極管及一個(gè)晶體管）及至少一個(gè)儲(chǔ)能元件（電感器）的開(kāi)關(guān)電源。為了降低電壓漣波，會(huì)在輸入端及輸出端加裝用電容器制作（有時(shí)也會(huì)配合電感器）的濾波器。

計(jì)算升壓穩(wěn)壓器的最大輸出電流有點(diǎn)復(fù)雜，但仍然很簡(jiǎn)單。

關(guān)于升壓轉(zhuǎn)換器，首先要了解的是平均電感電流不等于輸出電流，就像降壓轉(zhuǎn)換器一樣。升壓調(diào)節(jié)器仍將控制電感電流，但這代表轉(zhuǎn)換器的輸入電流，而不是輸出電流。直流升壓變換器 [1]  的電源可以用任何適合的直流電源，例如電池、太陽(yáng)能板、整流子或是直流發(fā)電機(jī)等。

DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將某個(gè)電壓的直流電轉(zhuǎn)換為不同電壓的直流電。直流升壓變換器是會(huì)提高電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓會(huì)較輸入電壓要高。不過(guò)因?yàn)楣β时仨毷睾悖词乖诩僭O(shè)效率為100%的條件下，其輸出電流都會(huì)小于輸入電流。

因此，升壓轉(zhuǎn)換器通常指定最大 MOSFET 電流而不是最大輸出電流。

例如，LMR62421被稱為“2.1A 升壓穩(wěn)壓器”。

LMR62421是一款易于使用，空間高效的2.1A低側(cè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，適用于Boost和SEPIC DC-DC調(diào)節(jié)。它提供了所有的有源功能，在最小的PCB區(qū)域內(nèi)提供快速瞬態(tài)響應(yīng)和精確調(diào)節(jié)的本地DC/DC轉(zhuǎn)換。內(nèi)部開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為1.6 MHz，允許使用極小的表面貼裝電感器和芯片電容，同時(shí)提供近90%的效率。

電流模式控制和內(nèi)部補(bǔ)償提供了易用性，最小的組件數(shù)量，在廣泛的操作條件下的高性能調(diào)節(jié)。外部關(guān)機(jī)功能的超低待機(jī)電流為80na，非常適合便攜式應(yīng)用。微小的5針SOT-23和6針WSON封裝提供空間節(jié)省。其他功能包括內(nèi)部軟啟動(dòng)，降低涌流電流的電路，脈沖逐脈沖電流限制和熱關(guān)閉。

這是指 MOSFET 開(kāi)關(guān)電流而不是輸出電流。我們可以使用公式 1 估算升壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流：

首先，我們需要通過(guò)查看數(shù)據(jù)表中的效率曲線并找到與我們的應(yīng)用所需條件接近的一條來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)換器的效率 η。讓我們以 LMR62421 數(shù)據(jù)表中的示例為例，使用數(shù)據(jù)表中的信息（圖 1）找出將 5V 轉(zhuǎn)換為 12V 時(shí)的最大輸出電流。

圖 1：LMR62421 的數(shù)據(jù)表摘錄

用圖 1 中的數(shù)據(jù)和我們的輸入和輸出條件填充等式 1，我們可以計(jì)算出最大輸出電流：

這看起來(lái)像是錯(cuò)誤的結(jié)果嗎？真的是說(shuō)“2.1A”升壓轉(zhuǎn)換器只能得到0.73A嗎？是的——你使用什么升壓轉(zhuǎn)換器沒(méi)有區(qū)別。

這個(gè)結(jié)果不難理解。對(duì)于任何DC/DC 轉(zhuǎn)換器，輸入和輸出功率幾乎相等。如果我們的輸出電壓高于輸入，則輸入電流必須高于輸出電流，大約為 V OUT /V IN之比，以在兩側(cè)提供相等的功率。

由于 MOSFET 看到輸入電流，因此其額定值必須遠(yuǎn)大于所需的輸出電流。等式 1 在數(shù)學(xué)上表示同樣的事情，同時(shí)考慮了轉(zhuǎn)換器的效率。

因?yàn)橐业浇o定升壓穩(wěn)壓器的最大輸出電流，或找到具有給定輸出電流的升壓有點(diǎn)棘手，所以使用 TI WEBENCH?®電源設(shè)計(jì)器工具是解決該問(wèn)題的最佳方法。WEBENCH 工具將為我們進(jìn)行所有計(jì)算，并找到一系列符合我們要求的合適轉(zhuǎn)換器。