开关直流升压电子电路工作原理剖析

　　电容阻碍电压变化，通高频、阻低频，通交流、阻直流;电感阻碍电流变化，通低频、阻高频，通直流、阻交流。开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up电路）原理，the boost converter，或者叫step-up converter，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。

　　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。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能;2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低;3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。