DC-DC升压(BOOST)电路原理
BUCK,BOOST,BUCK-BOOST电路
BUCK_BOOST_BUCK-BOOST电路的原理1、Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation 脉宽调制)信号，信号周期为T s，则信号频率为f=1/T s，导通时间为T on，关断时间为T off，则周期T s=T on+T off，占空比Dy= T on/T s。
2、Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比D y必须限制，不允许在D y=1的状态下工作。
电感L f在输入侧，称为升压电感。
Boost 变换器也有CCM和DCM两种工作方式。
3、Buck-Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。
Buck-Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。
Buck-Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。
LDO的特点：①非常低的输入输出电压差②非常小的内部损耗③很小的温度漂移④很高的输出电压稳定度⑤很好的负载和线性调整率⑥很宽的工作温度范围⑦较宽的输入电压范围⑧外围电路非常简单，使用起来极为方便DC-DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式T s不变，改变T on(通用)；二是频率调制方式，T on不变，改变T s（易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压U o小于输入电压U i，极性相同。
（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压U o大于输入电压U i，极性相同。
（3）Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U o 大于或小于输入电压U i，极性相反，电感传输。
boost升压电路
一种实用的BOOST电路0 引言在实际应用中经常会涉及到升压电路的设计，对于较大的功率输出，如70W以上的DC ／DC升压电路，由于专用升压芯片内部开关管的限制，难于做到大功率升压变换，而且芯片的价格昂贵，在实际应用时受到很大限制。
考虑到Boost升压结构外接开关管选择余地很大，选择合适的控制芯片，便可设计出大功率输出的DC／DC升压电路。
UC3842是一种电流型脉宽调制电源芯片，价格低廉，广泛应用于电子信息设备的电源电路设计，常用作隔离回扫式开关电源的控制电路，根据UC3842的功能特点，结合Boos t拓扑结构，完全可设计成电流型控制的升压DC／DC电路，且外接元器件少，控制灵活，成本低，输出功率容易做到100W以上，具有其他专用芯片难以实现的功能。
1 UC3842芯片的特点UC3842工作电压为16~30V，工作电流约15mA。
芯片内有一个频率可设置的振荡器；一个能够源出和吸入大电流的图腾式输出结构，特别适用于MoSFET的驱动；一个固定温度补偿的基准电压和高增益误差放大器、电流传感器；具有锁存功能的逻辑电路和能提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器，最大占空比可达100％。
另外，具有内部保护功能，如滞后式欠压锁定、可控制的输出死区时间等。
由UC3842设计的DC／DC升压电路属于电流型控制，电路中直接用误差信号控制电感峰值电流，然后间接地控制PWM脉冲宽度。
这种电流型控制电路的主要特点是：1)输入电压的变化引起电感电流斜坡的变化，电感电流自动调整而不需要误差放大器输出变化，改善了瞬态电压调整率；2)电流型控制检测电感电流和开关电流，并在逐个脉冲的基础上同误差放大器的输出比较，控制PWM脉宽，由于电感电流随误差信号的变化而变化，从而更容易设置控制环路，改善了线性调整率；3)简化了限流电路，在保证电源工作可靠性的同时，电流限制使电感和开关管更有效地工作；4)电流型控制电路中需要对电感电流的斜坡进行补偿，因为，平均电感电流大小是决定输出大小的因素，在占空比不同的情况下，峰值电感电流的变化不能与平均电感电流变化相对应，特别是占空比，50％的不稳定性，存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差，即使占空比<50％，也可能发生高频次谐波振荡，因而需要斜坡补偿，使峰值电感电流与平均电感电流变化相一致，但是，同步不失真的斜坡补偿技术实现上有一定的难度。
Boost变换器工作原理与设计
选择磁芯材料
根据工作频率和电感值， 选择合适的磁芯材料，以 确保电感的性能和效率。
确定线圈匝数
根据电感值、线圈直径和 磁芯材料，计算线圈匝数， 以获得所需的电感性能。
二极管选择
1 2
选择合适的二极管类型
根据工作电压、电流和开关频率，选择合适的二 极管类型。
确定额定电流和电压
根据最大输出电流和电压，选择二极管的额定电 流和电压。
重要性
Boost变换器在许多应用中都非 常重要，如分布式电源系统、电 动汽车和可再生能源系统等。
Boost变换器的历史与发展
历史
Boost变换器最初在20世纪80年代 被提出，随着电力电子技术和控制理 论的不断发展，其性能和效率得到了 不断提高。
发展
目前，Boost变换器已经广泛应用于 各种领域，并且随着新能源和电动汽 车的快速发展，其需求和应用前景仍 然非常广阔。
当开关管关断时，电感释放所 储存的能量，通过二极管和输 出电容向负载提供电流，同时 输出电压逐渐升高。
通过控制开关管的通断时间， 可以调节输出电压的大小。
电感的作用
电感在开关管导通时 储存能量，在开关管 关断时释放能量。
电感的值决定了输出 电压的大小和开关频 率。
电感的作用是调节电 流和维持输出电压的 稳定。
小型化
随着电子设备的小型化和集成化，减小Boost变换器的体积成为 未来的重要发展方向。
智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，实现Boost变换器的智能化 控制和远程监控成为未来的重要发展方向。
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02
Boost变换器的工作原理
工作原理概述
Boost变换器是一种DC-DC转换 器，用于提高直流电压。
Boost电路的结构及工作原理_Boost的应用电路
Boost电路的结构及工作原理_Boost的应用电路Boost电路定义Boost升压电路的英文名称为theboostconverter，或者叫step-upconverter，是一种开关直流升压电路，它能够将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流直流变换器（DC/DCConverter）。
直流直流变换器通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比改变输出电压平均值。
假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，那么电容电压等于输入电压。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，成为升压电感。
Boost电路结构下面以UC3842的Boost电路为例介绍Boost电路的结构。
图中输入电压Vi=16~20V，既供给芯片，又供给升压变换。
开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。
当开关管导通时，电感以Vi/L的速度充电，把能量储存在L中。
当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管D把储存的电能以（V o-Vi）/L的速度释放到输出电容器C2中。
输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少通过电感电流的峰值来控制。
整个稳压过程由二个闭环来控制，即：闭环1输出电压通过取样后反馈给误差放大器，用于同放大器内部的2.5V基准电压比较后产生误差电压，误差放大器控制由于负载变化造成的输出电压的变化。
闭环2Rs为开关管源极到公共端间的电流检测电阻，开关管导通期间流经电感L的电流在Rs上产生的电压送至PwM比较器同相输入端，与误差电压进行比较后控制调制脉冲的脉宽，从而保持稳定的输出电压。
误差信号实际控制着峰值电感电流。
Boost电路的工作原理Boost电路的工作原理分为充电和放电两个部分来说明。
充电过程。
dcdc 原理
dcdc 原理DC-DC转换器原理一、什么是DC-DC转换器？DC-DC转换器是一种电子元件，其作用是将直流电压（如12V）转换为另一种直流电压（如5V）。
它被广泛应用于各种电子设备中，例如手机、笔记本电脑、汽车电子设备等。
其中最常见的两种类型为降压型（Buck）和升压型（Boost），分别可以将输入电压降低或提高到所需的输出电压。
二、为什么需要DC-DC转换器？在许多电子设备中，需要使用不同的工作电压。
例如，在手机中，CPU需要3.3V的供应电压，但通信模块需要2.8V的供应电压。
如果使用一个固定的输入电源来提供所有这些不同的工作电压，那么这个输入电源必须能够提供最高工作电压，并且会浪费很多能量。
因此，使用一个可调节输出的 DC-DC转换器可以更有效地利用能量，并且使得整个系统更加灵活。
三、降压型（Buck） DC-DC转换器原理1. 基本原理降压型 DC-DC 转换器通过周期性切断输入直流源来实现输出电压的降低。
转换器包括一个开关管、一个输出电感和一个输出电容。
当开关管导通时，输入直流源的电能被存储在电感中。
当开关管关闭时，电感中的磁场会产生反向电势，将存储的能量传递给输出负载。
2. 工作原理在降压型 DC-DC 转换器中，开关管周期性地切换导通和断开状态。
当开关管导通时，输入直流源的正极连接到输出负载，并且输出电容开始充电。
在这个阶段，输入直流源通过开关管向输出负载提供能量。
当开关管关闭时，输入直流源断开与输出负载的连接，并且反向电势在输出端产生。
此时，输出电容将释放其存储的能量，并向负载提供所需的能量。
这个过程一直重复进行，在每个周期内，输出端都会得到一定数量的能量。
3. 具体实现降压型 DC-DC 转换器通常由以下几个部分组成：（1）PWM控制器：用于控制开关管的导通和断开状态。
（2）MOSFET（或IGBT）：用于实现开关功能。
（3）输入滤波器：用于消除输入信号中的高频噪声。
（4）输出电感：用于存储和传递能量。
boost电路输入输出电压与占空比关系及推导过程
boost电路输入输出电压与占空比关系及推导过程文章标题：深度解析boost电路输入输出电压与占空比关系及推导过程一、引言在电子学中，boost电路是一种常见的直流-直流（DC-DC）转换器，其在各类电子设备、电源系统中都有广泛的应用。
boost电路的核心是通过一个开关器件（通常是MOSFET）来控制输入电压与输出电压之间的转换关系，其工作原理涉及到占空比的控制，而占空比又与输入输出电压之间的关系密切相关。
本文将针对boost电路中输入输出电压与占空比之间的关系展开深入讨论，并推导出相应的数学表达式。
二、boost电路基本原理boost电路是一种升压变换器，其基本结构如图1所示，包括输入电压Vin、开关器件（例如MOSFET）、电感L和输出电压Vout。
在boost电路中，MOSFET的工作由控制信号（通常是由PWM控制）来控制，通过控制MOSFET的导通和关断时间，就可以实现从Vin到Vout的电压转换。
（图1-boost电路基本结构示意图）三、占空比与输入输出电压关系的推导在boost电路中，MOSFET的导通时间与关断时间决定了占空比的大小，假设boost电路的周期为T，其中MOSFET的导通时间为Ton，关断时间为Toff，则占空比D的定义如下：D = Ton / T根据电感电压平衡原理，可得以下关系式：Vin * Ton = Vout * Toff整理上述方程，可得：Vout/Vin = Ton / (Ton + Toff)将Ton和Toff用占空比D表示，则有：Vout/Vin = D / (1 - D)上述关系表明了输入输出电压与占空比之间的直接关系，它告诉我们，在boost电路中，通过控制占空比D，我们可以实现输出电压Vout对输入电压Vin的精确控制。
四、boost电路输入输出电压与占空比关系的深入理解从推导的关系式Vout/Vin = D / (1 - D) 可以看出，占空比D的变化会直接影响到输出电压Vout与输入电压Vin的关系。
六种基本DCDC变换器拓扑结构总结
六种基本DCDC变换器拓扑结构总结DC-DC变换器是一种将一种直流电压转换为另一种直流电压的电子设备。
根据其拓扑结构，可以将DC-DC变换器分为六种基本拓扑结构。
下面将对这六种拓扑结构进行总结。
1. 升压型拓扑结构（Boost Converter）：升压型拓扑结构是将输入电压提升到更高电压的一种拓扑结构。
其基本结构由一个电感、一个开关管、一个二极管和一个输出滤波电容组成。
工作原理为当开关管打开时，电感储存能量；当开关管关闭时，电感释放储存的能量，将电流经过二极管和输出滤波电容供给负载。
2. Buck拓扑结构（降压型拓扑结构）：Buck拓扑结构是将输入电压降低到更低电压的一种拓扑结构。
其基本结构由一个电感、一个开关管和一个输出滤波电容组成。
工作原理为当开关管打开时，电感储存能量；当开关管关闭时，电感释放储存的能量，将电流经过输出滤波电容供给负载。
3. Buck-Boost拓扑结构（降升压型拓扑结构）：Buck-Boost拓扑结构可以实现输入电压的增益和降低。
其基本结构由一个电感、一个开关管和一个输出滤波电容组成。
工作原理为当开关管打开时，电感储存能量；当开关管关闭时，电感释放储存的能量，将电流经过输出滤波电容供给负载。
该拓扑结构可以实现输入电压大于、等于或小于输出电压的转换。
4. 反激型拓扑结构（Flyback Converter）：反激型拓扑结构是一种将输入电压转换为输出电压的一种拓扑结构。
其基本结构由一个变压器、一个开关管和一个输出滤波电容组成。
工作原理为开关管导通时，电能储存在变压器中；开关管关闭时，变压器释放储存的能量，将电流经过输出滤波电容供给负载。
5. 单边反激型拓扑结构（Half-Bridge Converter）：单边反激型拓扑结构也是一种将输入电压转换为输出电压的一种拓扑结构。
其基本结构由两个开关管、一对二极管和一个输出滤波电容组成。
工作原理为开关管交替导通和关闭，将输入直流电压分别连接到变压器的两个输入端，以实现电压的转换。
升压降压电源电路工作原理
boost升压电路工作原理boost升压电路是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
基本电路图见图一：假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。
下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。
这时，输入电压流过电感。
二极管防止电容对地放电。
由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。
随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。
放电过程如图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。
当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。
而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。
升压完毕。
说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。
充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。
如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。
如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。
一些补充1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上).1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大).2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联.......4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付.5 现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以咱建议用土电路就够对付洋电路了. 以上是书本上没有直说的知识,但与书本知识可对照印证.开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。
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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。
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.
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)。
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.
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。