DC／DC 转换器：转换为更高电压的设备

DC/DC 升压或升压转换器是简单的开关模式转换器类型之一，可根据给定情况增加输入电压。

DC/DC 转换器用于我们日常生活中使用的多种电器。这些转换器的主要目标是根据当前的应用升高或降低直流电压，同时提供电压调节。

升压或升压转换器是简单的开关模式转换器类型之一，可根据要求增加或提升输入电压。有很多场景需要稍高的电压。请继续阅读，了解有关升压转换器的基础知识及其工作原理的更多信息。

升压转换器基础知识

升压转换器的历史可以追溯到 20 世纪 60 年代，初用于为飞机上的电子系统供电 [1]。初的要求要求这些转换器尽可能紧凑和高效。这强调了设计简单且优化的必要性。升压转换器由电感器、半导体开关、二极管和电容器组成[2]。它需要更少的部件来实现，并且比交流变压器更简单。升压或升压转换器的电路图如图 1 所示。

图 1. 升压或升压转换器的电路图。EETech 的形象财产

使用升压转换器的主要优点是效率高。如果设计良好，高达 99% 的输入能量可以转换为有用的输出能量，从而使整体效率达到 99%。需要注意的是，升压转换器的设计主要是开关（通常是MOSFET）的击穿电压和导通电阻值之间的折衷。这是因为开关电压需要额定为高电压，因为它看到的电压是电源电压和电感器电压的总和，这意味着高导通电阻。

选择能够承受大电流并具有高导磁磁芯的电感器也至关重要。这有助于在不影响整体设计紧凑性的情况下获得高电感值。电感器始终连接在输入侧，是恒定输入电流的来源。这使得升压转换器成为恒流输入源，其中负载可以被视为恒压源。

电路工作原理

升压转换器或升压转换器有助于将直流电压从输入升压到输出。开关的导通状态决定了电路的操作。

在导通状态期间，流过电感器的电流线性增加。二极管不导通。如图 2 所示。在关断状态期间，二极管传导电流，能量从电感器传输到电容器。尽管流过电感器的电流不会突然变化，但这会导致电感器电流减少[4]。图 3 对此进行了说明。

图 2. 升压转换器的通态操作。

图 3. 升压转换器的断态操作。EETech 的形象财产

在分析升压转换器期间需要记住的两个重要方面包括电感器电流是连续的，这只有通过选择正确的电感值才能实现。此外，任何完整周期内电感器电流的净变化为零，因为电感器电流值在导通状态期间从正斜率值上升到值，然后以负斜率回落到初始值 [3] 。

在电路的稳态工作期间，可以根据电感电流值定义两种工作模式。如果电感器电流永远不会达到零，则称为连续导通模式。然而，如果电感器电流达到零，它就会以断续模式工作。

以下等式表示输入电压和输出电压之间的关系：

Vout = Vin / ( 1 ? D ) _ _ _ _ _

其中 D 是占空比 [5]。

占空比定义为开关打开时间的百分比。换句话说，电感器和电容器的并联组合形成二阶低通滤波器，可以平滑开关动作，同时通过减少电压纹波产生干净的直流电压。

根据升压转换器的输入和输出电压之间的关系，可以推断，当占空比接近零时，输出电压等于输入电压。类似地，当占空比接近1时，输出侧的电压无限增长。