一文教你巧妙克服升壓轉(zhuǎn)換器本身的性能限制

我們使用升壓轉(zhuǎn)換器，從低輸入電壓生成高輸出電壓，使用開關(guān)穩(wěn)壓器和升壓拓?fù)淇梢暂p松實(shí)現(xiàn)這種電壓轉(zhuǎn)換。但是，電壓增益本身存在限制。電壓增益是輸出電壓與輸入電壓的比值，如果從12 V輸入電壓生成24 V輸出電壓，電壓增益為2。

以一個(gè)工業(yè)應(yīng)用為例，需要從24 V電源電壓生成300 V輸出電壓，輸出電流為160 mA。

圖1. 升壓轉(zhuǎn)換器電路。

選擇具有較高的最大占空比的升壓轉(zhuǎn)換器，似乎可以從低電源電壓生成高輸出電壓。但是，這不是唯一的決定因素。除了占空比限制，還必須考慮可能達(dá)到的最大電壓增益。

電壓增益是升壓轉(zhuǎn)換器可能實(shí)現(xiàn)的最大輸出電壓與可用的輸入電壓的比值。我們可以這樣理解升壓轉(zhuǎn)換器本身的限制：在使用升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，所有電能從輸入端傳輸?shù)捷敵龆藭r(shí)，必須先暫時(shí)存儲(chǔ)起來。在開啟期間，也就是，在圖1中的開關(guān)S開啟期間，電能將暫時(shí)存儲(chǔ)在電感L中。此時(shí)，圖1中的二極管D會(huì)阻斷電流流動(dòng)。

在關(guān)閉期間，電感L中暫時(shí)存儲(chǔ)的電能會(huì)放電。電感充電和放電都必須遵循電感規(guī)則。在每種情況下，電流由電感值和電感兩端的電壓差決定。電感兩端的電壓可以簡(jiǎn)單描述為：充電期間為V _IN ，關(guān)閉期間為V _OUT - V _IN 。

在該示例中，圖2顯示電壓增益可能達(dá)到約12.5（根據(jù)公式2演算得出）。但是，如果負(fù)載電阻降低（即：輸出電流增高），或者電感的DCR (R _L )增高（即：電感尺寸減?。瑢?huì)無法實(shí)現(xiàn)要求的電壓增益。

圖3顯示負(fù)載電阻和電感電阻的比值為300時(shí)的電壓增益曲線。此時(shí)，選擇R _L 為6 Ω，負(fù)載電阻為1.8 kΩ。

圖3顯示，在這種情況下，最大電壓增益僅為9。所以，無法將24 V輸入電壓轉(zhuǎn)換為300 V輸出電壓。所選的DCR，或者電感的R _L 太高了。

總之，在設(shè)計(jì)采用升壓拓?fù)涞碾娐窌r(shí)，務(wù)必要確定可能達(dá)到的最大電壓增益。需要注意，它取決于負(fù)載電阻（也就是輸出電流）和電感的DCR。如果情況顯示似乎無法達(dá)到所需的電壓增益，可以選擇具有更低DCR的更大電感。