开关电容升压式DC_DC变换
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。
dcdc电容计算
dcdc电容计算DC-DC变换器是电子设备中常用的一种开关电源，用于将一个直流电压转换为另一个直流电压。
在设计DC-DC变换器的过程中，电容的选取是非常关键的一步。
本文将介绍如何计算DC-DC变换器中所需的电容值。
首先，我们需要确定DC-DC变换器的输入电压、输出电压和负载电流。
这些参数决定了电容的选择范围。
其次，我们需要确定所需的纹波电流和纹波电压。
纹波电流是指在负载中通过电容时产生的电流脉动，而纹波电压是指在负载中通过电容时产生的电压脉动。
这两个参数也是电容选择的关键考虑因素。
计算电容的方法可以采用以下步骤：1. 计算纹波电流：纹波电流可以通过以下公式进行计算：ΔI = (V_out × I_load) / (2 × f × ΔV)其中，ΔI是纹波电流，V_out是输出电压，I_load是负载电流，f是开关频率，ΔV是输出电压的允许纹波。
2. 计算纹波电压：纹波电压可以通过以下公式进行计算：ΔV = (V_out × (1 - D)) / (2 × f × C)其中，ΔV是纹波电压，V_out是输出电压，D是占空比，f是开关频率，C是电容。
3. 计算所需的电容值：选择合适的电容值需要考虑电容的额定电压和ESR（等效串联电阻）。
电容的额定电压应大于输入电压和输出电压的最大值。
ESR的选择要保证能够满足纹波电流的要求。
以上就是计算DC-DC变换器所需电容值的步骤。
需要注意的是，计算结果只是初步估计，实际选择电容时还需要考虑实际工作环境和可靠性要求。
在实际应用中，还可以通过仿真软件进行更精确的电容值计算。
这些软件能够模拟DC-DC变换器的工作过程，并提供详细的参数分析结果。
总结起来，计算DC-DC变换器电容值的关键步骤包括确定输入电压、输出电压和负载电流，计算纹波电流和纹波电压，选择合适的电容额定电压和ESR。
在这个过程中，需要充分考虑电容的性能要求，以确保DC-DC变换器的稳定工作。
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。
DC-DC
•Linear Regulators與Switching Regulators比較
EFFICIENCY = 6.6W (2A)(12V)
EFFICIENCY = 6.6W X 100 = 90% (0.61A)(12V)
X 100 = 28%
Pd=(12-3.3)*2A=17.4W !!
Pd=12*0.61*10%=0.73W
Switching Regulator
原理:开关稳压器利用无源磁性元件和电容电路元件的 能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时 地把能量以磁场形式存储在电感器中，或以电场形式
存储在电容器中，然后将能量转换到负载，实现
DC/DC变换。
Switching Regulator
Buck: used to reduce a DC voltage to a lower DC voltage. Boost: provides an output voltage that is higher than the input. Buck-Boost : produces a DC output voltage that is opposite in polarity to the input. The negative
Transfer phase: Q1 ON V1 = Vin + Vc = 2 × Vin. Vo will ideally be charged up to 2 × Vin
•Linear ,Switching Regulators&charge pump比較
Type Advantages Cheap Good noise performance Simple construction Fast response Inexpensive Charge Pump DC/DC switching Regulator Boost or invert Simple construction High efficiency Limited to low power (Iout<200mA) Limited input/output voltage ratio EMI More external components Disadvantages Only step down Low efficiency at high input voltage (Huge heat released)
DC-DC变换基本电路和控制方法综述
文章编号：DC-DC变换基本电路和控制方法综述作者（江南大学物联网工程学院，江苏省无锡市 214122）摘要：近20年来，随着科学技术日新月异的发展，特别是功率开关器件的发展，DC-DC变换的拓扑结构和控制技术取得了很大的成就。
本文主要是对当前DC-DC变换电路——隔离型和非隔离型、两端口和多端口、单向变换和双向变换和控制方法——软开关、移相PWM、同步整流、多电平技术的发展与现状进行综述，并讨论了DC-DC变换器未来发展趋势。
关键词：基本电路;控制方法；隔离型；双向；同步整流中图分类号：文献标识码：1引言DC-DC变换器是将不可调的直流电压转变为可调或固定的直流电压，是一个用开关调节方式控制电能的变换电路，这种技术被广泛应用于各种开关电源、直流调速、燃料电池、太阳能供电和分布式电源系统中。
上个世纪，随着功率开关器件的发展，变换器拓扑和变换技术已经取得了很大的成就，并且已经发展到一个相当高的水平。
在DC-DC变换器演化过程中，离不开各种直流变换技术，各种新技术的产生和发展很大程度上影响了变换器拓扑的演化。
高功率密度、高效率、高性能、高可靠性以及低成本、小体积是DC-DC变换器的发展方向，各种变换技术也都围绕着提高变换器性能而相继被提出。
本文围绕着DC-DC变换的基本电路——隔离型和非隔离型、单端口和多端口、单向变换和双向变换以及控制方法——软开关、同步整流、移相PWM技术、多电平技术的发展和现状进行综述，并展望直流变换器未来的发展趋势。
2隔离型和非隔离型主要电路2.1非隔离型主要电路DC-DC非隔离型主要电路包括BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK等电路。
2.1.1降压型BUCK电路降压型BUCK电路如下图2.1所示。
工作原理为：当开关晶体管导通时，二极管关断，输入端直流电源Vi将功率传送到负载，图2.1降压型BUCK电路拓扑并使电感储能；当开关晶体管关断时，二极管导通，续流，电感向负载释放能量。
升压电源电路
升压电源电路目前升压电源电路主要包括两种：1.升压式DC-DC变换器（简单）2.采用UC3842作为控制芯片的升压电路（复杂）一、升压式DC-DC变换器升压式DC-DC变换器作为一种比较常见的能量转换器，常常被应用到电力、电子变电系统中去。
最基础的升压式DC-DC变换器是并联（升压Boost）型开关稳压电路。
这种工作电路主要由升压电路和电压调节电路两大部分组成。
（一）升压电路并联型开关稳压电路主回路如图所示。
与负载并联的开关调整管T为N沟道增强型MOSFET，电感接在输入端，LC为储能元件，D采用正向压降小、反向电流小及存储时间短的肖特基二极管作为续流二极管，也有堵塞作用，防止开关管导通时，冲了电的电容给开关管放电。
输出端的滤波电容、电感使用高温高频电解电容和高频电感。
图中控制电压VG为矩形波，可用振荡器代替产生，控制T的导通与截止。
工作原理：当控制电压VG为高电平时，使得场效应管栅极和源极间的电压Vgs大于开启电压，T饱和导通，输入电压直接加到电感两端，电感电流线性增加，电感产生反电动势Vl，电感两端电压方向左正右负并同时储存能量，二极管D因反偏而截止。
此时电容C（已充电）的向负载提供电流并维持输出电压Vo不变。
当VG低电平时，Vgs为0没有导电沟道使得T截止，电感电流不能突变。
电感产生反电动势为左负右正，此时电感电压与输入电压相加。
当输入电压与电感电压的和大于输出电压时，D导通，两电压给负载提供电流io，同时又向电容提供充电电流，显然输出电压大于输入电压，所以电路成为升压型开关稳压电路。
T导通时间越长，电感储能越多，在一定负载电流条件下，输出电压越高。
在控制脉冲VG作用下，在整个开关周期内电感电流连续时的VD、Vds、电感电压电流和输出电压的波形如图所示。
由图可知，该电路在正常运行时并不稳压，有了负载，输出电压会下降，而且输出电压受脉冲频率和电感大小影响较大，为达输出电压稳定，增加电压调节电路是必不可少的。
dc_dc0.9_5v的升压模块的工作原理
dc_dc0.9_5v的升压模块的工作原理
DC-DC 0.9V-5V升压模块的工作原理主要是利用电感和电容等被动元件实现的。
具体来说，当输入电压为0.9V时，升压模块中的电感L将输入电压进行滤波，并通过开关管SW进行切换，将输入电压波形变换为高频脉冲信号。
这些高频脉冲信号经过变压器转换后，输出到输出端，电路中的输出电容C将这些脉冲信号进行滤波，使得输出端的电压稳定在5V左右。
此外，升压模块中还有一个控制芯片，它会通过监测输出电压的变化来调整SW 的开关频率和占空比，保证输出电压的稳定性和高效性。
整个升压模块的工作原理类似于一种交替切换的过程，将输入电压经过一系列的转换和滤波后，输出到负载端，实现了从低电压到高电压的升压功能。
DC-DC直流变换器
DC-DC直流变换器第⼀章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directional DC/DC Converter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应⽤前景，并指出了⽬前双向直流变换器在应⽤中遇到的主要问题。
1.1 双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输⼊、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的⽅向，实现双象限运⾏的双向直流/直流变换器。
相⽐于我们所熟悉的单向DC/DC 变换器实现了能量的双向传输。
实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上⼀般都需要⼆极管，因此单个变换器能量的流通⽅向仍是单向的，且这样的连接⽅式会使系统体积和重量庞⼤，效率低下，且成本⾼。
所以，最好的⽅式就是通过⼀台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和⼆极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。
1.2 双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于⼈造卫星太阳能电源系统的体积和重量很⼤，美国学者提出了⽤双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从⽽实现汇流条电压的稳定。
之后，发表了⼤量⽂章对⼈造卫星应⽤蓄电池调节器进⾏了系统的研究，并应⽤到了实体中。
1994年，⾹港⼤学陈清泉教授将双向直流变换器应⽤到了电动车上，同年，F.Caricchi 等教授研制成功了⽤20kW⽔冷式双向直流变换器应⽤到电动车驱动，由于双向直流变换器的输⼊输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了⼀种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输⼊输出的负端共⽤。
1998年，美国弗吉尼亚⼤学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应⽤。
可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应⽤具有很⼤的推动⼒，⽽开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。
1994年，澳⼤利亚Felix A.Himmelstoss发表论⽂，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。
第三讲DC-DC
第三讲 直流-直流变换
结构 ➢ 直接 型：降压斩波电路，升压斩波电 路，
升降压型电路等(直流斩波)
➢ 隔离型：正激（Forward）电路，反激 （Flyback）电路，半桥型，全桥型电路等
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
1）电感电流连续工作模式（CCM） 电感，电容，二极管的作用？
稳态条件下电感两端电压在一 个开关周期内平均值为零
2.升压斩波电路（boost）
2）电感电流断续工作模式
Uo 1 1 4 / K 1
Ui
2
1 D
电感电流断续时的输出电压要高于电 感电流连续时的输出电压。输出空载时， K趋于无穷大，输出电压Uo也趋于无穷 大。
升压电路不应空载，否则会产生很高 的电压而造成电路中元器件的损坏。
一、直接DC/DC变换器
1
UL TS
TS 0
uLdt
(Ui
Uo )ton TS
Uotoff
=0
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
Uo ton D Ui TS
0 D1
I1
ton TS
Io
DIo
Ui I1 Ui DIo Uo Io
输出功率等于输入功率，可 将降压斩波器看作直流降压变压 器。
一、直接DC/DC变换器
特点：电路简单； 只能降压； 输入电流脉动大； 输出电流脉动小。
DTs Ts
一、直接DC/DC变换器
1.降压斩波电路
应用于直流稳压开关电源和直流拖动。
不可逆直流电动机调速
一、直接DC/DC变换器
2.升压斩波电路（boost）
1）电感电流连续工作模式(CCM)
uL
第8章 PFC原理及设计实例(20180429)
75W Boost PFC 设计示例
输入电压：85~265VAC 输出电压：400VDC
主要指标： 输出功率：75W 期望效率：95%
PF值：>0.99 输出纹波电压：2%（8V）
1、电感计算
对每一个尖脉冲，
UL
L I T
当开关导通时， U L U in ,Uin为整流桥后电压
Ton
3条火线
谐波电流的危害
1条零线
380V电器 如空调、电机
220V电器 如电灯、风扇
零线的概念
三相电压和电流的相位各相差120度， 若大小一样，则叠加后总电流为零
三次谐波的危害：三相电流的3次谐波分量变成相位相同，
则叠加后总电流成倍增加，零线负荷加重
提示：减小整流滤波引起的输入电流谐波的办法是尽量使输入电流与输入电压相位一致。
容性或感性负载从电网中吸收储存能量， 有一部分没有给阻性负载消耗，又返回 给电网，这部分没有给负载做功的电流， 在往返过程中，引起供电线路发热损耗。
常用测试和计算公式：
PF
cos
P S
P P2 Q2
提示：整流桥阻隔了能量返回电网，功率因数与测量值不符，但其电流谐波危害较大，仍需要PFC。
Po
U in _ rms _ min
75 0.95 85
0.93 A
Ve _ min 4 0.8 0.932 2.77cm3
在选择时，Ve可根据 Ve Ae le 在参数表中选择
本例磁芯型号可选EE28
初级绕组及辅助绕组匝数计算
L N N Bmax Ae
到，例如光的闪烁、音响噪声和振动等。为了弥补这个缺陷，往往需要在输出端