值得学习的电感型升压DC/DC转换器的工作过程

功率器件
2020-11-06 21:59
收藏

什么是电感型升压DC/DC转换器?相信很多电子工程师都知道电感型升压DC/DC转换器,因为在很多电路设计中都会用到,那么你知道它的原理吗?下面就让小编带领大家一起来学习。

电感的作用:是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件,当MOS开关管闭合后,电感将电能转换为磁场能储存起来,当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能,且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载,由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的,所以输出电压高于输入电压,既升压过程的完成;

实际电路中,带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关,MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。输出电压始终由PWM占空比决定,占空比为50%时,输出电压为输入电压的两倍。将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍,对实际的有损耗电路,输入电流还要稍高。

肖特基二极管主要起隔离作用,即在MOS开关管闭合时,肖特基二极管的正极电压比负极电压低,此时二极管反偏截止,使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电;因在MOS管断开时,两种叠加后的能量通过二极向负载供电,此时二极管正向导通,要求其正向压降越小越好,尽量使更多的能量供给到负载端!!

电感值如何影响电感型升压转换器的性能?

因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流,所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。等效串联电阻值低的电感,其功率转换效率最佳。要对电感饱和电流额定值进行选择,使其大于电路的稳态电感电流峰值。

电感升压原理:

什么是电感型升压DC/DC转换器?

如图1所示为简化的电感型DC-DC转换器电路,闭合开关会引起通过电感的电流增加。打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。因储存来自电感的电流,多个开关周期以后输出电容的电压升高,结果输出电压高于输入电压。

电感型升压转换器应用在哪些场合?

电感型升压转换器IC电路输出二极管选择的原则是什么?

升压转换器要选快速肖特基整流二极管。与普通二极管相比,肖特基二极管正向压降小,使其功耗低并且效率高。肖特基二极管平均电流额定值应大于电路最大输出电压。

电感型升压转换器的一个主要应用领域是为白光LED供电,该白光LED能为电池供电系统的液晶显示(LCD)面板提供背光。在需要提升电压的通用直流-直流电压稳压器中也可使用。

决定电感型升压的DC-DC转换器输出电压的因素是什么?

在图2所示的实际电路中,带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关,MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。输出电压始终由PWM占空比决定,占空比为50%时,输出电压为输入电压的两倍。将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍,对实际的有损耗电路,输入电流还要稍高。

怎样选择电感型升压转换器IC电路的输入电容?

升压调节器的输入为三角形电压波形,因此要求输入电容必须减小输入纹波和噪声。纹波的幅度与输入电容值的大小成反比,也就是说,电容容量越大,纹波越小。如果转换器负载变化很小,并且输出电流小,使用小容量输入电容也很安全。如果转换器输入与源输出相差很小,也可选小体积电容。如果要求电路对输入电压源纹波干扰很小,就可能需要大容量电容,并(或)减小等效串联电阻(ESR)。

电感值如何影响电感型升压转换器的性能?

因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流,所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。等效串联电阻值低的电感,其功率转换效率最佳。要对电感饱和电流额定值进行选择,使其大于电路的稳态电感电流峰值。

电感型升压转换器IC电路输出二极管选择的原则是什么?

升压转换器要选快速肖特基整流二极管。与普通二极管相比,肖特基二极管正向压降小,使其功耗低并且效率高。肖特基二极管平均电流额定值应大于电路最大输出电压。

在电感型升压转换器IC电路中,选择输出电容时要考虑哪些因素?

输出电容的选择决定于输出电压纹波。在大多数场合,要使用低ESR电容,如陶瓷和聚合物电解电容。如果使用高ESR电容,就需要仔细查看转换器频率补偿,并且在输出电路端可能需要加一额外电容。

1

怎样选择电感型升压转换器IC电路的输入电容?

升压调节器的输入为三角形电压波形,因此要求输入电容必须减小输入纹波和噪声。纹波的幅度与输入电容值的大小成反比,也就是说,电容容量越大,纹波越小。如果转换器负载变化很小,并且输出电流小,使用小容量输入电容也很安全。如果转换器输入与源输出相差很小,也可选小体积电容。如果要求电路对输入电压源纹波干扰很小,就可能需要大容量电容,并(或)减小等效串联电阻(ESR)。

进行电感型升压转换器IC电路布局时需要考虑哪些因素?

首先,输入电容应尽可能靠近IC,这样可以减小影响IC输入电压纹波的铜迹线电阻。其次,将输出电容置于IC附近。连接输出电容的铜迹线长会影响输出电压纹波。第三点是,尽量减小连接电感和输出二极管的迹线长度,减小功耗并提高效率。最后一点是,输出反馈电阻远离电感可以将噪声影响降至最小。

在电感型升压转换器IC电路中,选择输出电容时要考虑哪些因素?输出电容的选择决定于输出电压纹波。在大多数场合,要使用低ESR电容,如陶瓷和聚合物电解电容。如果使用高ESR电容,就需要仔细查看转换器频率补偿,并且在输出电路端可能需要加一额外电容。

2

进行电感型升压转换器IC电路布局时需要考虑哪些因素?

首先,输入电容应尽可能靠近IC,这样可以减小影响IC输入电压纹波的铜迹线电阻。其次,将输出电容置于IC附近。连接输出电容的铜迹线长会影响输出电压纹波。第三点是,尽量减小连接电感和输出二极管的迹线长度,减小功耗并提高效率。最后一点是,输出反馈电阻远离电感可以将噪声影响降至最小。

电感型升压转换器应用在哪些场合?

电感型升压转换器的一个主要应用领域是为白光LED供电,该白光LED能为电池供电系统的液晶显示(LCD)面板提供背光。在需要提升电压的通用直流-直流电压稳压器中也可使用。

在很多的移动设备中经常需要将电池电压提升到设备电路需要的电压值,因此直流对直流的升压电路应用比较广泛,在很多数码产品中都存在应用,以上就是电感型升压DC/DC转换器解析,希望能给大家帮助。

相关推荐