DC-DC升壓電路圖的工作原理講解
升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將輸入電壓升高到一個更高的水平。它利用開關(guān)器件和磁性元件來實現(xiàn)升壓。當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通時,輸入電壓通過磁性元件降壓后加到輸出端子上;
當(dāng)開關(guān)器件關(guān)閉時,磁性元件中的磁場能量被儲存起來,為下一個導(dǎo)通階段做準備。
通過調(diào)節(jié)占空比,DC-DC轉(zhuǎn)換器可以輸出不同的電壓值。
升壓分兩個步驟,一個是充電過程;一個是放電過程,電感啟著關(guān)鍵作用
(1)充電過程
升壓電路原理的充電過程,在充電過程中,開關(guān)閉合這時,輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電,所以電感上的電流以一定的比率線性增加,這個比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加,電感里儲存了一些能量。
(2)放電過程
升壓電路原理的放電過程。當(dāng)開關(guān)斷開時,由于電感的電流保持特性,流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?,而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開,于是電感只能通過新電路放電,即電感開始給電容充電, 電容兩端電壓升高,此時電壓已經(jīng)高于輸入電壓了,升壓完畢。 升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時,電感吸收能量,放電時電感放出能量。如果電感量足夠大,那么在輸出端就可以在放 電過程中保持一個持續(xù)的電流。如果這個通斷的過程不斷重復(fù),就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。
升降壓電路暫不講解,芯片并不是很便宜電路較為復(fù)雜,封裝好的建議使用。此芯片好多坑。
一、引言
DC-DC升壓電路是一種將直流電壓升高到預(yù)定值的電路,廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。隨著科技的發(fā)展,人們對電子設(shè)備的性能要求越來越高,而電源的性能直接影響著電子設(shè)備的整體性能。因此,理解DC-DC升壓電路的工作原理對于電子設(shè)備的設(shè)計和優(yōu)化至關(guān)重要。
二、DC-DC升壓電路的組成
DC-DC升壓電路主要由以下幾個部分組成:輸入電壓、開關(guān)管、儲能元件、升壓變壓器和輸出電壓。輸入電壓是整個電路的能量來源,通常為一個較低的直流電壓。開關(guān)管是控制輸入電壓通斷的關(guān)鍵元件,通過快速開關(guān)實現(xiàn)輸入電壓的高頻脈沖。儲能元件通常采用電感或電容,用于儲存開關(guān)管通斷時產(chǎn)生的能量。升壓變壓器則用于實現(xiàn)電壓的升高,其匝數(shù)比的設(shè)計決定了輸出電壓的大小。輸出電壓是經(jīng)過升壓后的直流電壓,滿足了電子設(shè)備對于高電壓的需求。
三、DC-DC升壓電路的工作原理
DC-DC升壓電路的工作原理主要基于開關(guān)管的快速通斷以及電感的電流保持特性。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時,輸入電壓為電感充電,電流線性增加,同時電容向負載供電。當(dāng)開關(guān)管斷開時,電感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,與輸入電壓一起為電容充電,同時向負載提供能量。由于電感的電流保持特性,使得在開關(guān)管斷開的時間內(nèi),電路仍然能夠保持電流的連續(xù)性。通過這種方式,DC-DC升壓電路實現(xiàn)了在輸入電壓較低的情況下,輸出較高的直流電壓。
四、DC-DC升壓電路的特點
DC-DC升壓電路具有以下特點:首先,其輸出電壓可以高于或低于輸入電壓,滿足了各種不同的電源需求;其次,由于采用了開關(guān)管的高頻通斷控制,使得整個電路的轉(zhuǎn)換效率較高;最后,通過調(diào)整開關(guān)管和變壓器等元件的參數(shù),可以實現(xiàn)大范圍的電壓調(diào)節(jié),具有良好的通用性和靈活性。
五、應(yīng)用場景
DC-DC升壓電路廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中。例如,在一些低功耗、高性能的電子設(shè)備中,需要使用高電壓進行驅(qū)動,此時就需要使用DC-DC升壓電路將較低的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較高的輸出電壓。此外,在分布式電源系統(tǒng)中,由于各個模塊的輸入電壓可能存在差異,通過使用DC-DC升壓電路,可以實現(xiàn)各個模塊的穩(wěn)定供電。在一些高精度測量儀器中,也經(jīng)常使用DC-DC升壓電路來提供穩(wěn)定的參考電壓。
六、總結(jié)與展望
本文詳細介紹了DC-DC升壓電路的組成、工作原理以及應(yīng)用場景。通過對其工作原理的深入理解,我們可以更好地設(shè)計和優(yōu)化電子設(shè)備中的電源系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展,未來DC-DC升壓電路的應(yīng)用將更加廣泛,其在性能、穩(wěn)定性、可靠性等方面也將得到進一步優(yōu)化和提高。
DC-DC 升壓電路
從這些計算中,我們可以看到負載僅僅消耗了 12.5W 的輸入功率,剩余部分 (30 – 12.5 = 17.5 W) 轉(zhuǎn)化為熱量。
照這么來看,其實是有點浪費的,如果觸摸串聯(lián)電阻,會有點熱,這里需要結(jié)合機制來冷卻電路,為了獲得更優(yōu)的解決方案,可以看下面的電路:
DC-DC 升壓電路
開關(guān)斷開時,輸入電壓為 0V,控制在 ON 位置時,輸入電壓為 12V。下圖分別顯示了開關(guān)位置 ON 和 OFF 的等效電路。
DC-DC 升壓電路等效電路
如果我們?nèi)缦聢D(a)所示控制開關(guān),我們得到如下圖(b)所示的電壓圖。T為切換周期,單位為毫秒或微秒。
DC-DC 升壓電路
在這種情況下,這種開關(guān)行為的平均輸出電壓為 5V,因為:
DC-DC 升壓電路
該電路的平均輸出電壓為5V,但我們可以通過使用RC濾波電路去除諧波來改善輸出波形。
如果我們假設(shè)開關(guān)是理想的(理想開關(guān)是不消耗或耗散電源的開關(guān)),我們可以計算出該電路的效率為 100%。當(dāng)開關(guān)處于 ON 位置時,流過電路的電流為 6A。
由于我們有一個理想的開關(guān),耗散功率為 P_diss = RI 2 = 0 * 9 2 = 0W。當(dāng)開關(guān)處于關(guān)閉位置時,沒有電流流過開關(guān),因此在這種情況下,耗散功率也為 0。
然而在實際應(yīng)用中,找到一個理想的開關(guān)是比較困難的,這就意味著實際上會有一些功耗,雖然有功耗,但轉(zhuǎn)換的效率仍舊很高。
二DC-DC 升壓電路
DC-DC 升壓電路主要是增加電源的電壓,例如:升壓轉(zhuǎn)換器可以采用 5V 電源并將其升壓至 25V。通常,你會在電池充電器或太陽能電池板中找到 DC-DC 升壓轉(zhuǎn)換器。它們還可用于從同一電池為具有不同工作電壓的組件供電。