電感式DC-DC的升壓器原理

本文介紹了電感式DC-DC的升壓器原理，屬于基礎(chǔ)性質(zhì)，適合那些對電感特性不了解，但同時又對升壓電路感興趣的同學(xué)。

要充分理解電感升壓的原理，必須了解電感的特性，包括電磁轉(zhuǎn)換和磁儲能。

先觀察下圖：

這張圖是電池對電感(線圈)通電的特性---電磁轉(zhuǎn)換，電可以變成磁性，磁性也可以變以變回電源。當通電時，電會變成磁性，并以磁性的形式儲存在電感中。斷電瞬磁會變成電，從電感中釋放出來。

然而，問題來了。斷電后，電路斷開，電流無處可去。磁性如何轉(zhuǎn)化為電流？很簡單。電感兩端會有高壓。如果電感線圈的自感系數(shù)很大，自感電勢會很大。在大電位差之間的間隙，會產(chǎn)生強電場，甚至?xí)黄瓶諝?，造成放電。如果附近有人，會對他們造成一定的危險。如果附近有易燃物質(zhì)，就有著火的危險。

這樣，我們也理解了電感的第二個特性----電壓特性。當電路斷開時，電感中的能量會以高壓的形式轉(zhuǎn)換回電。

現(xiàn)在總結(jié)一下以上內(nèi)容:

以下是正壓發(fā)生器。您可以不斷拉動開關(guān)，從圖中的節(jié)點獲得無限高的正電壓。電壓升高取決于你在二極管的另一端連接了什么，這樣電流就可以到達。如果什么都不連接，電流就無處可去，所以電壓會升到足夠高的水平，打破開關(guān)，以熱的形式消耗能量。

然后是負壓發(fā)生器，您可以不斷拉動開關(guān)，從圖中的節(jié)點獲得無限高的負壓。

以上都是理論?，F(xiàn)在我們來看看實際的電路。DC-DC 較小的升壓電路系統(tǒng)是什么樣子的。

你可以清楚地看到，電路中的開關(guān)被三極管取代，三極管的開關(guān)可以通過固定頻率的方波控制來升壓。不要低估這兩張圖片，事實上，所有的開關(guān)電源都是由這兩張圖片的組合改變的。

最后說說磁飽合。

我們已經(jīng)知道電感可以儲存能量，并以磁場的形式儲存能量，但它能儲存多少，以及滿后會發(fā)生什么？

(來源：互聯(lián)網(wǎng)，有刪改)

電感家族

應(yīng)用舉例：

升壓芯片E50U,E50D,E50P(PL2303)是一種高效低紋波DC-DC 變換器，內(nèi)置MOS開關(guān)管。PL2303該系列產(chǎn)品只需要4個外圍元件0.9V上述電壓變換升壓5V，兒童玩具電路常用于電池供電。

典型的升壓電路

由PL2303可以看到內(nèi)部電路，這個VOUT腳的功能其實不是out，而是in，它檢測VOUT反饋電壓。

PL2303內(nèi)部結(jié)構(gòu)

電感選擇：

PL2303工作頻率高達 300KHz，目的是減小外部電感尺寸，只需要 4.7uH 以上電感可以保證正常工作，但如果輸出端需要輸出大電流負載(例如，輸出電流大于 50mA），為提高工作效率，建議使用大電感。綜合考慮，建議使用47uH、 寄生串聯(lián)電阻小于 0.5Ω 電感。若需提高大負載時的效率，則需使用電感值較大、寄生電阻值較小的電感。

二極管對整流DC- DC 的效率有很大的影響。雖然普通管也能使電路正常工作，但會降低 5~10效率為%，因此建議使用肖特基二極管，如 1N5817、1N5819、 1N5822 等。

只要電源穩(wěn)定，即使不輸入濾波電容，電路也可以輸出低紋波和低噪聲的電流電壓。但當電源距離 DC-DC電路較遠，建議在 DC-DC 的輸入端附近加了 10uF 以上濾波電容用于降低輸出噪聲。

焦耳神秘密電路是一種簡單的自激振蕩升壓電路，成本低，易于生產(chǎn)。它可以擠壓一個廢干電池上的所有能量，即使是那些在其他電路中被認為沒有電的電池。在制作焦耳神秘密電路時，一定要注意兩個電感器的相反方向。

標準焦耳神偷電路

通常1.5V的干電池用完之后還會有1.1V左右電壓表明此時電池中仍有能量，但內(nèi)阻變得非常大，輸出電流非常弱，無法驅(qū)動一般電路，更不用說點亮了LED。焦耳神偷電路通過磁感線圈產(chǎn)生高頻脈沖電壓LED電池電壓可以通過調(diào)整適當?shù)膮?shù)來電壓10-100倍以上。

偷焦耳神原理

1. 電流經(jīng)L1流入 T使 的基極 T開始導(dǎo)通，集電極產(chǎn)生電流，集電極端線圈L2磁通量通量的變化，使基極線圈L1感應(yīng)電勢，并向前添加 T的基極上。

2. 由于電勢的增加，基極電流增加， T這種正反饋將持續(xù)到 T飽和，基極電流的變化不能再導(dǎo)致集電極電流的變化。

3. 基極線圈是因為集電極電流不再變化L1基極電流開始減電勢，基極電流開始減少。

4. 集電極線圈上的電流開始減少，儲存在磁芯上的能量開始崩潰，這在兩個線圈上產(chǎn)生了與原來方向相反的電勢L1上，使 T截止日期。集電極線圈L2感應(yīng)電應(yīng)電動勢傳輸給LED。此時注意L2感應(yīng)電勢遠高于電源電壓，可達10-100倍以上。

5. LED導(dǎo)通后，電感開始放電，電流逐漸穩(wěn)定，小于LED導(dǎo)通電壓時，右支路斷路，電流從左電感器充電，重復(fù)。

下圖是由兩個色環(huán)電感組成的焦耳神偷電路。