升压型DC-DC工作原理及应用指南
DC-DC升压电路原理及应用
DC-DC升压电路原理与应用目前，在手机应用电路中，通常需要通过升压电路来驱动闪光灯模组的LED或者是显示屏背光的LED，并且通常可以根据不同情况下的需求，调节LED的明暗程度。
一般的LED驱动电路可以分成二种，一种是并联驱动，采用电容型的电荷泵倍压原理，所有的LED负载是并联连接的形式；另一种是串联驱动，采用电感型DC-DC升压转换原理，所有的LED负载是串联连接的形式。
这类应用电路中采用的升压器件有体积小，效率高的优点，而且大多数是采用SOT23-5L或者SOT23-6L 的封装，外加少量阻容感器件，占用电路板很小的空间。
在此，结合具体器件的使用情况，介绍这两种升压器件的工作原理和应用。
电容型的电荷泵倍压原理的介绍以AnalogicTech公司的升压器件AAT3110为例，介绍电容型的电荷泵升压电路的工作原理和应用。
器件AAT3110采用SOT23-6L的封装，输出电压4.5V，适用于常态输出电流不大于100mA，瞬态峰值电流不大于250mA的并联LED负载，具体应用电路图，如图1所示。
事先表达一下有关两倍升压模式电荷泵的工作原理。
AAT3110的工作原理框图，如图1、2所示，AAT3110使用一个开关电容电荷泵来升高输入电压，从而得到一个稳定的输出电压。
AAT3110内部通过一个分割电阻网络取样电荷泵输出电压和内部参考电压进展比拟，并由此调节输出电压。
当分割电阻网络取样电压低于内部比拟器控制的预设点(Trip Point)时，翻开双倍电路开关。
电荷泵以两个不重叠的阶段循环开关四个内部开关。
在第一个阶段，开关S1和S4关闭并且S2和S3翻开，使快速电容器CFLY充电到一个近似等于输入电压VIN的电压。
在第二个阶段，开关S1和S4翻开并且S2和S3关闭。
在第一阶段时，快速电容器CFLY的负极接地。
在第二个阶段时，快速电容器CFLY的负极则连接到了VIN。
这样使得快速电容器CFLY正极的电压就升高到了2*VIN，并且通过一个开关连接到输出。
碳化硅dc-dc升压模块工作原理
碳化硅dc-dc升压模块工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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DCDC升压开关电源设计
DCDC升压开关电源设计DC-DC升压开关电源是一种常见的电源设计，它可以将输入电压升压到指定的输出电压。
本文将介绍DC-DC升压开关电源的基本原理、设计步骤以及注意事项。
一、DC-DC升压开关电源的基本原理DC-DC升压开关电源通过开关器件实现输入电压的升压。
其基本原理是电感储能和开关器件的周期开关。
当电源输入电压施加给开关器件时，开关器件导通，电感器件开始储能；当开关器件断开时，电感器件将储存的能量输出，并经过整流滤波后得到稳定的输出电压。
二、DC-DC升压开关电源的设计步骤1.确定输入输出电压：首先确定所需的输入和输出电压。
输入电压一般来自电池、交流电源或其他直流电源，而输出电压则是升压后的电压。
2.选择开关器件：根据所需的转换功率和输出电压，选择合适的开关器件。
常用的开关器件有MOSFET和IGBT，选择开关器件时要考虑其导通电阻、开关速度和功耗等因素。
3.选择电感器件：电感器件用于储存能量，可以选择磁性材料制成的线圈或铁氧体等。
选择合适的电感器件要考虑其电感值、饱和电流和损耗等因素。
4.计算元件参数：根据输入输出电压和所选的开关器件和电感器件，计算所需的元件参数。
包括电容器的容值、电感器件的电感值以及开关器件的参数，例如导通电阻和开关频率等。
5.设计控制电路：根据所选的开关器件类型，设计适配的控制电路。
常用的控制电路包括PWM控制电路、反馈电路和过压保护电路等。
6.进行仿真和优化：使用电路仿真软件进行仿真，验证设计的可行性，并根据仿真结果进行优化。
7.PCB布局设计：根据设计的电路图，进行PCB布局设计，保证电路的稳定性和可靠性。
8.制作原型并测试：将设计的电路制作成原型，进行测试以验证其性能和可靠性。
三、DC-DC升压开关电源设计的注意事项1.开关器件选型要合适，能够承受所需的转换功率和工作频率，同时保持较低的导通电阻和开关损耗。
2.电感器件的选用要符合电路的工作频率和最大电流需求，避免电感器件的饱和和损耗过大。
DCDC升压电路原理与应用
DCDC升压电路原理与应用DC-DC升压电路是将直流电源的电压升高到所需的电压水平的电路。
它通常由开关元件、能储能元件（如电感、电容器）和控制电路组成。
升压电路的工作原理是：当直流电源输入到开关元件（如MOSFET）时打开，电流流过能储能元件（如电感），此时能储能元件存储了一定的能量；当开关元件关闭时，能储能元件上存储的能量将释放到输出负载上，通过控制电路调整开关元件的开关频率和占空比，就可以得到所需要的升压电压。
升压电路的应用非常广泛，下面介绍几个常见的应用场景：1.供电系统：由于电网的电压波动和传输损耗，远距离供电会导致电压下降，因此需要使用升压电路将电压升高，以确保合适的电压供电给负载设备。
这种应用场景常见于现代家庭、工业厂房、交通信号灯等。
2.电动车充电：电动车的电池通常需要较高的电压进行充电，而充电站提供的电压通常较低。
因此，在充电过程中需要使用升压电路将电压升高以适应电池的充电需求。
3.汽车点火系统：汽车点火系统通常需要高电压来产生火花放电，点燃汽油混合气体。
但是汽车电池的输出电压较低，所以需要使用升压电路将电压升高以满足点火系统的要求。
4.太阳能系统：太阳能电池组输出直流电压，但在实际应用中，往往需要更高的电压进行输送或存储。
因此，太阳能系统中经常使用升压电路来提升电压。
5.电子设备供电：在一些小型电子设备中，为了满足高压输入电缆的要求，需要使用升压电路将低电压升高。
这样可以减少电缆的尺寸和重量，提高设备的便携性。
总之，DC-DC升压电路是一种重要的电子设备，可以将低电压升高到所需的电压水平，广泛应用于电力系统、电动车、汽车点火系统、太阳能系统等领域。
通过控制电路调整开关元件的开关频率和占空比，可以实现电压的稳定输出。
电感式DC-DC升压器理论及原理、设计技术知识实例详解
电感式DC-DC升压器理论与设计技术知识（图文并茂）一、电感式DC-DC升压器理论技术知识1、电感式DC-DC升压器工作原理：想要充分理解电感式升压原理，就必须知道电感的特性，包括电磁转换与磁储能。
这个图是电池对一个电感(线圈)通电，电感有一个特性---电磁转换，电可以变成磁，磁也可以变回电。
当通电瞬间，电会变为磁并以磁的形式储存在电感内。
而断电瞬磁会变成电，从电感中释放出来。
然而问题来了，断电后，回路已经断开，电流无处可以，磁如何转换成电流呢?很简单，电感两端会出现高压，如果电感线圈的自感系数很大，那么自感电动势就会很大，在很大的电势差之间的空隙，会产生很强的电场，甚至会击穿空气，发生放电现象。
附近若有人，会对其造成一定危险，如果附近有易燃物质，就有发生着火的危险。
这样，我们也理解了电感的第二个特性----升压特性。
当回路断开时，电感内的能量会以高电压的形式变换回电。
2、以上内容小结：下面是正压发生器，你不停地扳动开关，从图中节点处可以得到无穷高的正电压。
电压到底升到多高，取决于你在二极管的另一端接了什么东西让电流有处可去。
如果什么也不接，电流就无处可去，于是电压会升到足够高，将开关击穿，能量以热的形式消耗掉。
然后是负压发生器，你不停地扳动开关，从图中节点处可以得到无穷高的负电压。
二、电感式DC-DC升压器电路设计技术知识1、电路图设计：上面说的都是理论，现在来点实际的电路，看看DC-DC升压电路的最小系统到底是什么样子。
你可以清楚看到演变，电路中把开关换成了三极管，用固定频率的方波控制三极管的开关就能实现升压。
不要小看这两个图，事实上，所有开关电源都是由这两个图组合变换而来的。
2、磁饱合问题：电感可以储存能量，将能量以磁场方式保存，但能存多少，存满之后会发生什么情况呢?1）、最大磁通量，这个参数表示电感能存多少能量，根据这个参数你可以算出一个电感要提供n伏m安电流时必须工作于多高的频率下。
2）、存满之后会如何？这就是磁饱合的问题。
降压-升压转换器的工作原理
降压- 升压转换器，也称为升压型DC-DC 转换器，是一种能够在输入电压和输出电压之间实现双向电压变换的电源电路。
它主要由四个部分组成：输入滤波器、开关管、输出滤波器和电感器。
以下是降压- 升压转换器的工作原理：1. 输入滤波器：输入滤波器主要由电容和电感组成，用于过滤输入电压的噪声和纹波，确保输入电压的稳定性。
2. 开关管：开关管（如MOSFET）是降压- 升压转换器的核心部分，负责在输入电压和输出电压之间进行电压调节。
在开关管的控制下，输入电压的一部分能量被传递到输出电压，从而实现电压的升高。
3. 输出滤波器：输出滤波器主要由电容和电感组成，用于平滑输出电压的波形，降低输出电压的纹波和噪声。
4. 电感器：电感器在降压- 升压转换器中起到储能和传递能量的作用。
在开关管导通时，电感器储存输入电压的能量；在开关管断开时，电感器将储存的能量传递给输出电压。
降压- 升压转换器的工作过程如下：1. 开关管导通：当输入电压处于正向时，开关管导通，输入电压的一部分能量通过电感器储存，同时输出电压开始上升。
2. 开关管断开：当输入电压达到目标值时，开关管断开，此时电感器内的电流开始通过输出滤波器的电容放电，使输出电压保持稳定。
3. 输出电压调整：通过控制开关管的导通和断开时间，可以实现输出电压的调整。
当需要降低输出电压时，可以增加开关管的导通时间；当需要提高输出电压时，可以减少开关管的导通时间。
4. 循环过程：降压- 升压转换器在输入电压和输出电压之间不断进行电压变换，以满足不同应用场景的需求。
降压- 升压转换器通过开关管、电感器和输出滤波器的协同作用，实现了在输入电压和输出电压之间的双向电压变换，为各种电子设备提供了稳定的电源。
DC-DC升压(BOOST)电路原理
BOOST升压电路中：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；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。
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。
DC-DC升压电路原理与应用
§3 电感型DC-DC升压电路原理与应用
§3-2 电感型升压原理
背光电路启动时，由于此时FB脚侦测到的电压和基准 反馈电压差值很大，一个周期内差值放大后的信号S4 幅度大于信号S3的时间也就变长，比较器输出信号S5 低电平的时间变长。在这种情况下，S6的占空比变大， M1导通时间也变长，输出电压升高。随着输出电压的 增高，FB脚在限流电阻上检测到的反馈电压随之升高， 则它与反馈基准电压的压差减小，由上段分析可知， M1导通时间将随之减短，这样通过反馈作用，FB电压 最终将在反馈基准电压附近稳定下来，控制逻辑电路 输出信号S6的占空比将稳定在一个值，此时的输出电 压也将稳定下来。
DC-DC升压电路原理与应用
移动公司第一项目部 吴德青 2006/04/06
内容介绍
§1 概述两种升压驱动电路 §2 电容型电荷泵倍压电路原理与应用
§2-1 电荷泵倍压器件 §2-2 电荷泵倍压原理 §2-3 电荷泵倍压器件具体应用 §2-4 电荷泵倍压器件的效率 §2-5 电荷泵倍压器件外围电路的设计
§1 概述两种升压驱动电路
目前，在手机应用电路中，通常需要通过升压电路来 驱动闪光灯模组的LED或者是显示屏背光的LED，并 且通常可以根据不同情况下的需求，调节LED的明暗 程度。一般的LED驱动电路可以分成二种，一种是并 联驱动，采用电容型的电荷泵倍压原理，所有的LED 负载是并联连接的形式；另一种是串联驱动，采用电 感型DC-DC升压转换原理，所有的LED负载是串联连 接的形式。这类应用电路中采用的升压器件有体积小， 效率高的优点，而且大多数是采用SOT23-5L或者 SOT23-6L的封装，外加少量阻容感器件，占用电路板 很小的空间。以下内容将结合具体器件的使用情况， 介绍这两种升压器件的工作原理和应用。
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DC/DC 升压型应用
1.工作原理
基本工作原理图如图一：
图一
图二
当开关管导通时（图二），电路中有两个电流回路。
如图所示。
此时，流过电感的电流不断增大，电感储能，电感产生电动势（左为正），二极管截止；另一回路中，输出电容放电，释放能量，供给负载，电荷量减少。
图三
当开关管断开时（图三），电感中流过的电流有减小的趋势，电感产生反向电动势（右为正）阻碍电流的减小，使二极管导通，对输出电容充电，电感释放能量。
电容上的电压（即输出电压）可达到超过输入电压，达到升压的效果。
在一个周期内，输出电压往往达不到设定值，这时，则通过输出取样反馈调整占空比，具体对未达到设定值这种情况，就是增大占空比，延长开关管导通时间，（开关管导通，电感储能），那么在这个周期内输出电压升高。
若达到最大占空比仍还没达到设定值，开关管ON状态便强制结束，在下一个周期维持大占空比，使输出电压继续升高。
如此往复，直到达到设定值。
类似的，若输出超过设定值，则通过输出取样反馈减小占空比，延长开关管关断时间，输出电压减小，同样，若调到最小占空比，输出电压仍未降到设定值，，开关管OFF状态强制结束，在下一个周期继续维持小占空比，使输出电压下降。
如此往复，直到达到设定值。
最后的结果就是输出电压在设定值处微小范围内上下浮动。
2. 输出电流和功率：
在升压应用中，输出负载电流和开关管电流的大小并不相等。
最大负载电 流必须小于开关管的额定电流。
总输入功率等于输入电压乘以最大平均输入电流。
由于输出电压高于输入电压，输出电流必小于输入电流。
3. 工作波形
输出电压 out v =off
in t T v 。
由输出公式可知，调整占空比可对输出电压进行控制。
4. 控制方式：
a ）电压模式控制：
仅对输出电压取样。
在电压模式控制中，变换器的占空因数正比于实际输出电压与理想输出电压之间的误差差值。
电压模式控制只响应（调节变换器的占空因数）输出（负载）电压的变化。
这意味着变换器为了响应负载电流或输入线电压的变化，它必须“等待”负载电压（负载调整）的相应变化。
这种等待/延迟会影响变换器的稳压特性，通常“等待”是一个或多个开关周期。
负载或输入电压扰动会产生相应（尽管不一定成比例）的输出电压干扰。
优点：对输出电压的变化响应良好。
缺点：对输入电压的变化响应迟缓。
MC34060A 、MC34166、TL494均采用的这种方式。
b ）电流模式控制：
对输出电压取样，并对电感或变压器中的电流取样。
电流模式控制中，占空因数正比于额定输出电压与变换器控制电流函数之间的误差差值。
控制电流可以是非隔离拓扑结构中的开关电流或隔离拓扑结构中的变压器初级电流。
电流模式控制把变换器分成两条控制环路——电流控制通过内部控制环路而电压控制通过外部控制环路。
其结果在逐个开关脉冲上不仅仅可以响应负载电压的变化而且也可响应电流的变化。
外（电压）控制环路设置阈值，而在内（电流）环路调整开关或初级电路中的峰值电流。
从而电流模式控制具有比电压模式控制更优越的电源电压和负载调整特性。
优点：控制速度快， 有良好的瞬间响应，对输入和输出的变化均能响应。
UC3842/3/4/5、MC34023、MC34025、MC34129采用这种控制方式。
c ）门控振荡器控制
UA78S40、MC34063A 、MC34163采用这种方式。
5.参数选取：
以MC34063A 的升压应用来说明。
输入in V =12V ±10%，输出out V =28V ，out I =175mA 。
)(p p ripple V =40mV 。
min f =60KHz 。
各参数计算选择如下： off on t t =sat in in fd out V V V V V __(min)(min)+=8.0_8.108.10_6.028v v +=1.78 off on t t +(max)=min
1f =310*601=16.67us off t =1
(max )++off on
off on t t t t =178.110*67.166_+=6us on t =1.78*6us=10.7us
T C =(m ax )5_*10*4on t =6_5_10*7.10*10*4=428pF 。
取T C =470pF 。
最大开关电流：
)(switch pk I =)
1(2+off on out t t I =2*0.175（1.78+1）=973mA 。
(min)L =(max ))
((min)*)_(on switch pk sat in t I V V =6_3_10*7.10*)10*9738.0_8.10(=110uH 。
取L=170uH 。
限流电阻的选取：
计算当输入电压最大时的)(switch pk I
)('
switch pk I =(max)(max)*)_(on sat in t L V V =6_6_10*7.10*)10*1708.0_2.13(=780mA 。
sc R =)('
33.0switch pk I =78
.033.0=0.423Ω 取sc R =0.33Ω
输出电容out C ：
out C =)
(*p p ripple on out V t I =3_6
_10*4010*7.10*175.0=46.8uF 。
理论上选取这个容量的电量就可以满足要求了。
考虑电容本身的ESR 影响和比较器产生的纹波
比较器产生的纹波：
)(com ripple V =3_10*5.1*)(REF
out V V =3_10*5.1*)25.128(=33.6mV 。
选取合适ESR 的电容，所需的电容的ESR 可根据下式计算： ESR=)
(3
_)(10*5.1*)_(*)_(switch pk REF out on out out p p
ripple I V V t C I V 取out C =470uF ，该电容ESR 应为0.003Ω。
一般情况下，输出电容按下式选取：
out C =)
(**9p p ripple on out V t I
6.其他应注意的问题：
A ）。
输出缓冲电路
用于减小输出的尖峰电压，用串联RC 并联到输出端。
缓冲电路最大功耗为max 015.0O SN P P =
T P CV SN IN ⨯=2max 2
1 π
16T RC = 由上三式可选定RC 缓冲电路。
B）。
输出滤波电路
为减小纹波，输出端可加L-C滤波电路。
C）。
限流电阻过大会造成输出电压偏低。
D）。
输出电容过小会造成输出电压偏低。
E）。
选择合适的开关频率。
过小，输出电压不稳，过大则易造成干扰。
一般选取在50~60kHz。
F）。
选用高精度的分压电阻。