DC-DC升壓芯片電路內(nèi)部控制和調(diào)節(jié)

升壓芯片(Boost芯片)是一種集成控制器，用于將輸入電壓提升到較高的輸出電壓。它是一種直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器，通過電路內(nèi)部的控制和調(diào)節(jié)，將低電壓輸入轉(zhuǎn)換為高電壓輸出。升壓芯片常用于電子設(shè)備中，以提供所需的電壓供應(yīng)給負(fù)載電路。

升壓芯片的工作原理基于電感和電容的存儲(chǔ)能量特性，通常基于脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。其主要組成部分包括輸入濾波電容、續(xù)流二極管、升壓電感、開關(guān)管、輸出濾波電容等。

在升壓芯片中，輸入電壓經(jīng)過濾波電容后，被輸入到開關(guān)管控制端。當(dāng)開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電感中的電流增加，通過負(fù)載電路，從而使電荷能量儲(chǔ)存到電容器中。當(dāng)開關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，由于電感中的電流在短時(shí)間內(nèi)不能瞬間消失，因此它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電感電動(dòng)勢(shì)，在電容器上加上一個(gè)高電壓，從而使輸出電壓變高。

在應(yīng)用中，升壓芯片需要根據(jù)負(fù)載電路的需求，選擇合適的電感和電容等元器件，以達(dá)到所需要的升壓倍數(shù)和輸出電壓。

總之，升壓芯片是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵部件，其升壓轉(zhuǎn)換原理基于電感和電容的存儲(chǔ)能量特性，可將輸入電源電壓升高到所需要的電壓，以供負(fù)載電路使用。隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展，升壓芯片也在不斷地創(chuàng)新和進(jìn)化，以滿足不斷增長的市場(chǎng)需求。

1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

以下為BOOST電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要器件是MOS管、電感、二極管各一顆，電容若干。一般的小功率BOOST類型DCDC芯片L1和D1外置，大功率DCDC芯片MOS管外置。使用PWM方式控制MOS管導(dǎo)通與關(guān)閉。

2、MOS管導(dǎo)通

MOS管導(dǎo)通后，電流流向如下圖紅色箭頭指示，電感開始充電，轉(zhuǎn)換為磁能，此時(shí)二極管反向截止，輸出能量全部由C2電容提供，如下綠色箭頭。

3、MOS管關(guān)閉

MOS管關(guān)閉后，電流流向如下圖綠色箭頭指示，電感釋放能量，這時(shí)候電感就像一個(gè)電池和Vin串聯(lián)為負(fù)載供電，同時(shí)為輸出電容C2充電。此時(shí)負(fù)載由輸出電容C2和二極管D1提供電能。D1一般選擇導(dǎo)通迅速，導(dǎo)通壓降小的肖特基二極管。

4、同步類型BOOST電路

以上電路拓?fù)溆袀€(gè)缺陷，就是當(dāng)電路不工作時(shí)，輸入電壓經(jīng)過L1電感和D1二極管流向負(fù)載，有時(shí)候這個(gè)電壓很討厭，會(huì)產(chǎn)生功耗問題，不得不再加個(gè)開關(guān)電路。為了解決這個(gè)問題，我們可以選擇同步類型芯片，以下是同步BOOST升壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，和上面的異步類型拓?fù)涞膮^(qū)別就是二極管換成了MOS管，這個(gè)MOS管由芯片內(nèi)部的邏輯控制，在芯片不工作時(shí)，MOS管關(guān)閉輸出，因此不會(huì)產(chǎn)生漏電問題。MOS管導(dǎo)通壓降小，功率損耗小，使用它替換二極管效率更高。

4、異步BOOST芯片舉例介紹

以下是型號(hào)SGM6623升壓DCDC芯片內(nèi)框圖。原理和上面一樣，MOS管導(dǎo)通(紅色箭頭)，電感儲(chǔ)能，MOS管關(guān)閉，電感向輸出供電(綠色箭頭)。芯片會(huì)采集輸出電壓以及MOS管電流，控制PWM占空比，調(diào)整輸出電壓。和其他BOOST芯片一樣，此芯片也有幾種工作模式，下面依次介紹一下。

1)Pulse-Skipping Mode

此模式出現(xiàn)在輕負(fù)載的時(shí)候，這種模式二極管只導(dǎo)通了很短時(shí)間，并且兩次導(dǎo)通之間間隔比較長，DCDC芯片工作在這種模式功耗低，但是輸出紋波較大，這一點(diǎn)要注意一下。

2)連續(xù)導(dǎo)通模式CCM(continuous-conduction-mode)

不管MOS管開通和關(guān)閉，電感中的電流都大于零，既電感中電流是連續(xù)的，沒有中斷，稱為連續(xù)導(dǎo)通模式，這種模式出現(xiàn)在負(fù)載較重的時(shí)候，既BOOST電路全力輸出階段。

3)斷續(xù)導(dǎo)通模式DCM(Discontinuous-Conduction Mode)

在MOS管關(guān)閉期間，電感電流能夠下降至零，一直持續(xù)到再次打開MOS管，電感電流出現(xiàn)斷流因此稱作斷續(xù)模式。這種模式工作電流介于前面兩種模式之間，而且SW管腳出現(xiàn)振鈴，輸出紋波也較大。

3)臨界導(dǎo)通模式DCM(Boundary Conduction Modee)

這種模式比較特殊，既電感電流下降到零時(shí)，恰好這時(shí)候MOS管開始導(dǎo)通，是一種臨界狀態(tài)。這里不做介紹了。