如何克服升压转换器的极限

本文将解释升压拓扑的固有局限性以及如何 来克服它们。在设计和评估升压转换器时，有时无法实现预期的输出电压。相反，它具有较低的值 比想要的。

介绍

升压转换器用于从低输入产生高输出电压 电压。这种电压转换可以通过开关轻松完成 具有升压拓扑的稳压器。但是，电压增益有一个自然限制。这 电压增益是输出电压与输入电压的比值。如果产生 24 V 电压 从12 V开始，电压增益为2。

例如，让我们看一个电压为300 V的工业应用 应从 24 V 电源电压以 160 mA 输出电流产生。

升压转换器的主要参数是占空比和电压 获得。占空比表示开关 S 在每个开关中导通的时间量 周期。电压增益描述了输出电压超过的系数 输入电压。

为了产生高电压，占空比增加到接近1的值，但永远不会 达到 1。

通过选择具有高最大占空比的升压转换器，似乎可以从低电源电压产生高输出电压。但是，有 不止于此。除了占空比限制外，最大可能电压 收益也必须考虑在内。

电压增益描述了升压的最大可能输出电压 转换器相对于可用输入电压。升压转换器的这一限制可以通过以下方式思考：通过升压，所有能量都转移 从输入侧到输出侧必须首先临时存储。期间 准时（即当图 1 中的开关 S 接通时）会暂时存储能量 在电感中，L.此时，图1中的二极管D阻断了电流。

在关断期间，暂时存储的能量从电感中移除， L.电感的充电和放电都必须遵循以下规则： 电感。每种情况下的电流由电感决定 电感的值和电感两端的相应电压差。 电感两端的电压可以简单地描述为V在期间 充电时间和电压外减 V在在休息时间。

对于高电压增益，关断时间可能不够长，无法从电感中回收临时存储的能量。因此，简化 公式1中描述占空比的公式未说明这一点 限度。只能识别最大电压增益的公式 如果还取电感器的直流电阻（DCR）和负载电阻 考虑。参见公式2：

R之间的比率L和 R负荷因此影响可能之间的比率 输入和输出电压，从而增加升压转换器的电压增益。这 电压增益可以用图表来说明。图2显示了24 V的示例 输入电压和 300 V 输出电压（160 mA），负载电阻为 1.8 kΩ 和电感器 RL（即 DCR）为 3 Ω。

图2.当负载电阻是DCR的600倍（RL）的电感。

在本例中，图2显示可以实现 大约 12.5（使用公式 2 得出）。但是，如果负载电阻 降低（即输出电流增加）或 DCR （RL） 的电感增加 — 即电感尺寸减小 — 它将不再 可以产生所需的电压增益。

图3显示了负载电阻与电感电阻之比为300时的电压增益曲线。在这里，RL6 Ω，负载电阻 选择1.8 kΩ。

图3.当负载电阻是电感DCR的300倍时，可能的电压增益。

图3显示，本例中的最大电压增益仅为9。因此， 无法将 24 V 的输入电压转换为 300 V。选定的 DCR， 操作系统 SL，电感过高。

总之，具有升压拓扑的电路设计必须始终包括 确定最大可能的电压增益。有趣的是，这取决于负载电阻（即输出电流）和 感应器。如果事实证明所需的电压增益似乎是不可能的，则 可以选择具有较低DCR的较大电感器。

审核编辑：郭婷