升压转换器的应用设计分析

升压转换器的应用设计分析

升压转换器的拓扑类型如何？

本质上，升压转换器IC被用于电池供电或便携式电子设备以“提升”或“举升”电池电压至更高的电平。这些非隔离转换器采用了电感器。还有，在输入和输出之间有电流通道。电荷泵(开关电容器)转换器是另一种不太倾向于转换器(transforemer-less)的解决方案。这里，我们仅考虑开关模式升压转换器。

存在隔离升压转换器拓扑吗？

隔离升压转换器采用反激式(降压-升压)式或正向转换器(降压)拓扑。隔离要求采用转换器(transformer)，所以任何所需的升压比或降压比取决于转换器的转换比。

不太倾向于转换器的开关模式升压转换器IC如何工作？

在基本升压IC电路中，闭合开关允许电感器中产生(build up)电流(图1)。当开关断开时，贮存的电感器能量通过升压二极管输出。几个开关周期之间，在输出电容器上稳定的dc电压将比输入电压更高。

什么因素决定了升压DC/DC转换器的输出电压？

在图2中更具体的电路中，功率MOSFET取代了机械开关。脉冲宽度调制(PWM)控制电路驱动MOSFET以确保继续整流输出。负载周期决定了输出电压，它为开关开启时间与整个开关周期之间的比。

升压DC/DC转换器如何对其输出电压进行整流？

通常，输出上的电阻分流器将部分输出电压反馈至误差放大器。该放大器将反馈电压与一个稳定参考电压进行比较。参考电压与反馈电压之间的差异将引起PWM负载周期的变化，以使转换器维护恒定输出电压。

升压转换器电感器的选择标准如何？

随着开关的打开和闭合，升压电感器会经历电流纹波。如果电流摆动超过其平均值的±20%，就要考虑对电感进行优化。电感过大将要求使用大得多的电感器，而电感太小将引起更大的开关电流，特别在输出电容器中，而这又要求更大的电容器。

升压转换器IC中输出二极管的选择标准如何？

该二极管必须具有与输出电压相等或更大的反向额定电压。其平均额定电流必须比所期望的最大负载电流大得多。其正向电压降必须很低，以避免二极管导通时有过大的损耗。此外，当从导通状态到非导通状态时，需要很快恢复。肖特基二极管(而非传统的超快速二极管)具有更低的正向电压降和极佳的反向恢复特性，所以它们对于低压升压应用都是不错的选择。

如何选择升压转换器IC的输入电容器？

升压转换器在其输入具有三角电流波形，所以要求输入电容器对此解耦并因此减少输出电压纹波。否则，它将产生过大的电磁干扰(EMI)和噪声，它可逆流传播并引起对其他电路问题。大电容也对应付突然的线路和负载变化有所帮助。

升压转换器中输出电容器有何作用？

至输出电容器的电流具有带有大高频谐波含量的锯齿梯形(choppy trapezoidal)波形。通过电容器的输出电流的RMS值也比输入大得多。因而，应采用低等效串连电阻(ESR)电容器，如陶瓷、聚合电解材料，或低ESR钽材料电容器。较高的ESR电容器要求更仔细研究转换器的频率补偿。

升压转换器有何布局考虑？

为适当解耦，要将输入电容器适当靠近转换器。减小线迹连接，特别是输出电容器和二极管，以减少噪声尖峰和EMI。使输出反馈电阻和至反馈引脚的线迹远离的电磁场源，如电感器、开关和二极管等。