升压转换器如何工作

升压转换器如何工作?

是时候深吸一口气了，我们即将深入电力电子的深处。我一开始就要说，这是一个非常有益的领域。

要了解升压转换器的工作原理，您必须了解电感器、MOSFET、二极管和电容器的工作原理。

有了这些知识，我们可以逐步完成升压转换器的工作。

步骤 – 1

在这里，什么也没发生。输出电容器充电至输入电压减去一个二极管压降。

步骤 – 2

现在，是时候打开晶体管开关了。我们的信号源变高，打开 MOSFET晶体管。所有电流都通过电感器分流至 MOSFET。请注意，输出电容保持充电状态，因为它不能通过现在的反向偏置二极管放电。

当然，电源不会立即短路，因为电感器inductor 使电流斜坡上升相对较慢。此外，电感器周围会积聚磁场。注意施加在电感器两端的电压的极性。

步骤 – 3

MOSFET 被关断，电感器的电流突然停止。

电感器的本质是保持平稳的电流流动;它不喜欢电流的突然变化。所以它不喜欢电流的突然关闭。它通过产生与最初提供给它的电压相反的大电压来响应这一点，该电压使用存储在磁场中的能量来维持该电流。

如果我们忘记了电路元件的其余部分，只注意到极性符号，我们注意到电感器现在就像一个与电源电压串联的电压源。这意味着二极管的阳极现在处于比阴极更高的电压(请记住，电容在开始时已经充电到电源电压)，并且是正向偏置的。

输出电容器capacitor 现在充电到比以前更高的电压，这意味着我们已经成功地将低直流电压提升到更高的电压!

我建议您非常缓慢地再次完成这些步骤，并直观地理解它们。

这些步骤发生数千次(取决于振荡器的频率)，以保持负载下的输出电压。

升压转换器操作 - 要点

到现在为止，你们中的许多人已经对这种过于简化的解释有疑问。遗漏了很多东西，但是使升压转换器的工作绝对清晰是值得的。因此，既然我们已经有了这种理解，我们可以继续讨论更精细的细节。

1. 振荡器。您不能使 MOSFET 输出开关永远保持打开状态，没有电感器是理想的 - 它们具有饱和电流。如果我们确实将MOSFET开关保持打开状态，则最大值超过几百微秒，电源将短路，电感绝缘层会烧掉，MOSFET会断电，并发生其他令人讨厌的事情。我们利用对电感器的了解来计算达到合理电流(例如一安培)所需的时间，然后相应地配置振荡器的导通时间。这导致电感电流波形看起来像锯边，因此得名锯齿。

2. MOSFET本身。如果仔细观察，在第3步中，MOSFET看到的电压是电源电压加上电感器电压，这意味着MOSFET必须额定为高电压，这再次意味着相当高的导通电阻。升压转换器设计始终是 MOSFET 击穿电压和导通电阻之间的折衷方案。升压转换器的开关MOSFET始终是弱点，正如我从寒冷而艰苦的经历中学到的那样。升压转换器的最大输出电压不受设计限制，而是受 MOSFET 击穿电压的限制。

3.电感器。显然，任何旧的电感器都不起作用。升压转换器中使用的电感器应能够承受高电流并具有高磁导磁芯，因此给定尺寸下的电感很高。