DC-DC升压电路原理与应用(完整)

电感式升压电路一、DC/DC 升压原理升压式DC/DC变换器主要用于输出电流较小的场合，只要采用1~2节电池便可获得3~12V工作电压，工作电流可达几十毫安至几百毫安，其转换效率可达70%-80%。

升压式DC/DC变换器的基本工作原理如图所示。

电路中的VT为开关管，当脉冲振荡器对双稳态电路臵位(即Q端为1)时，VT导通，电感VT中流过电流并储存能量，直到电感电流在RS上的压降等于比较器设定的闽值电压时，双稳态电路复位，即Q端为0。

此时VT截止，电感LT中储存的能量通过一极管VD1供给负载，同时对C进行充电。

当负载电压要跌落时，电容C放电，这时输出端可获得高于输大端的稳定电压。

输出的电压由分压器R1和 R2分压后输入误差放大器，并与基准电压一起去控制脉冲宽度，由此而获得所需要的电压，即V0=VR*(R1/R2+1) 式中:VR——基准电压。

降压式DC/DC变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。

降压式DC/DC变换器基本工作原理电路如图所示。

VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。

在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。

当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向 RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。

二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。

输出的电压Vo经R1和 R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。

DC/DC升压稳压器原理DC/DC升压有三种基本工作方式：一种是电感电流处于连续工作模式，即电感上电流一直有电流；一种是电感电流处于断续工作模式，即在开关截止末期电感上电流发生断流；还有一种是电感电流处于临界连续模式，即在开关截止期间电感电流刚好变为“0”时，开关又导通给电感储能。

下面我们将主要介绍连续工作模式及断续工作模式的工作原理。

第一章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器（Bi-directionalDC/DCConverter，BDC)的基本原理概述、研究背景和应用前景，并指出了目前双向直流变换器在应用中遇到的主要问题。

1.1双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输入、输出电压极性不变的情况下，根据具体需要改变电流的方向，实现双象限运行的双向直流/直流变换器。

相比于我们所熟悉的单向DC/DC变换器实现了能量的双向传输。

实际上，要实现能量的双向传输，也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接，由于单向变换器主功率传输通路上一般都需要二极管，因此单个变换器能量的流通方向仍是单向的，且这样的连接方式会使系统体积和重量庞大，效率低下，且成本高。

所以，最好的方式就是通过一台变换器来实现能量的双向流动，BDC就是通过将单向开关和二极管改为双向开关，再加上合理的控制来实现能量的双向流动。

1.2双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期，由于人造卫星太阳能电源系统的体积和重量很大，美国学者提出了用双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器，从而实现汇流条电压的稳定。

之后，发表了大量文章对人造卫星应用蓄电池调节器进行了系统的研究，并应用到了实体中。

1994年，香港大学陈清泉教授将双向直流变换器应用到了电动车上，同年，F.Caricchi等教授研制成功了用20kW水冷式双向直流变换器应用到电动车驱动，由于双向直流变换器的输入输出电压极性相反，不适合于电动车，所以他提出了一种Buck-Boost级联型双向直流变换器，其输入输出的负端共用。

1998年，美国弗吉尼亚大学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应用。

可见，航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应用具有很大的推动力，而开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。

1994年，澳大利亚FelixA.Himmelstoss发表论文，总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。

BOOST升压电路中：电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS 开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成；肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极电压低，此时二极管反偏截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端！！电感升压原理：什么是电感型升压DC/DC转换器？如图1所示为简化的电感型DC-DC转换器电路，闭合开关会引起通过电感的电流增加。

打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。

因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。

电感型升压转换器应用在哪些场合？电感型升压转换器的一个主要应用领域是为白光LED供电，该白光LED能为电池供电系统的液晶显示(LCD)面板提供背光。

在需要提升电压的通用直流-直流电压稳压器中也可使用。

决定电感型升压的DC-DC转换器输出电压的因素是什么？在图2所示的实际电路中，带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关，MOSFET的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。

输出电压始终由PWM占空比决定，占空比为50%时，输出电压为输入电压的两倍。

将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍，对实际的有损耗电路，输入电流还要稍高。

电感值如何影响电感型升压转换器的性能？因为电感值影响输入和输出纹波电压和电流，所以电感的选择是感性电压转换器设计的关键。

等效串联电阻值低的电感，其功率转换效率最佳。

要对电感饱和电流额定值进行选择，使其大于电路的稳态电感电流峰值。

升降压电路原理分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.MarchBUCK BOOST电路原理分析电源网讯Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。

图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。

Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。

开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。

电感Lf在输入侧，称为升压电感。

Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。

Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。

LDO的特点：① 非常低的输入输出电压差② 非常小的内部损耗③ 很小的温度漂移④ 很高的输出电压稳定度⑤ 很好的负载和线性调整率⑥ 很宽的工作温度范围⑦ 较宽的输入电压范围⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。

斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。

其具体的电路由以下几类：（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。

（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。

推挽升压电路原理推挽升压电路是一种常用的电路设计，用于将输入电压提升到较高的输出电压。

它由两个互补工作的晶体管组成，通过交替开关来驱动一个变压器。

在这篇文章中，我们将详细解释推挽升压电路的基本原理，并探讨其工作原理和应用。

1. 基本概念推挽升压电路是一种非隔离型DC-DC转换器，其目的是将低电压转换为高电压。

该电路通常由一个输入直流电源、两个互补工作的晶体管和一个变压器组成。

其中，晶体管根据输入信号进行开关操作，而变压器则将输入电压转换为所需的输出电压。

2. 工作原理推挽升压电路的工作原理可以分为三个阶段：充能、放能和输出。

充能阶段：在充能阶段，输入信号引脚控制一个晶体管（通常称为Q1）打开，另一个晶体管（通常称为Q2）关闭。

当Q1打开时，它会将输入直流电源连接到变压器的一侧，导致电感储能。

放能阶段：在放能阶段，输入信号引脚控制Q1关闭，同时控制Q2打开。

当Q1关闭时，变压器的储能电感将试图保持其电流不变。

由于Q2打开，变压器的另一侧将与地连接，并形成一个回路，允许电感中的电流流动。

输出阶段：在输出阶段，输出负载通过输出引脚连接到变压器的二次侧。

当Q2打开时，储存在电感中的能量将通过变压器传递到负载上，从而产生所需的升压效果。

3. 优点和应用推挽升压电路具有以下几个优点：•高效率：由于推挽升压电路采用交替开关操作，因此其效率相对较高。

•低成本：推挽升压电路所需的元件相对较少，因此成本较低。

•稳定性好：推挽升压电路稳定性较好，并且可以满足大部分应用场景的要求。

推挽升压电路主要应用于以下领域：•扬声器驱动：推挽升压电路可用于驱动扬声器，将低电压信号转换为足够的电压以产生所需的音量。

•照明系统：推挽升压电路可用于驱动LED照明系统，将低电压转换为高电压以满足LED的工作要求。

•无线充电：推挽升压电路可用于无线充电系统，将低电压信号转换为高电压以提供足够的功率。

4. 推挽升压电路设计考虑因素在设计推挽升压电路时，需要考虑以下几个因素：•输入和输出电压：确定所需的输入和输出电压范围。

dcdc电路：
DC-DC是英语直流变直流
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升压变换器：将低电压变换为高电压的电路。

降压升压等功能同时存在。

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DC-DC变换器的基本电路
励
磁，电感增加的磁通为：
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（Vi-Vo）*Ton。

空比D<1，所以Vi>Vo，实
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现降压功能。

升压变换器原理图如图2所
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示，当开关闭合时，输入电压加在电感上，此时电感由
当开关闭合与开关断开的状
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态达到平衡时，（Vi）*Ton=（Vo- Vi）*Toff，由于占空
图
2 升压变换器原理图
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升降压变换器、入出极性相反原理如图3, 当开关闭合
的磁通，（Vi）*Ton=（Vo）
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*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能
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电荷泵升压电路及其工作方法解析-设计应用电荷泵的工作过程为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，获得所需的输出电压。

开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。

电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。

因工作在较高频率，可使用小型陶瓷电容器（1μF），其占用空间，使用成本较低。

电荷泵转换器不使用电感器，因此其辐射EMI 可以忽略。

输入端噪声可用一只小型电容器滤除。

电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计，如蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备。

1、电荷泵电路工作原理分析与设计电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”（Flying）或“泵送”电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC（变换器）。

它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。

其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（0.5，2或3）倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。

这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率，而且只需外接陶瓷电容。

由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI（电磁干扰）。

电荷泵通过控制泵电容及调节开关来保持稳定的输出电压，电荷泵开关网络在泵电容充电和放电变换周期内可以实现泵电容的并行或串行排列。

在给定的输入、输出条件（差分电压）下，应选择电荷泵的工作模式以保持要求的输出电压。

电荷泵开关网络采用的MOSFET器件具有尺寸小，成本低，开关速度快，损耗等特点。

2、电荷泵电路研究与设计2.1、比较升压电路由于本设计采用Vcom是恒定电压、M2管栅极接脉冲信号驱动电路工作，因此要求激励信号要以中心电位为基准，交替的输出低电平和高电平信号来实现探头的周期性过饱和工作状态，本设计以0V 作为地电位，5V作为高电位，因此选用比较器电路进行升压。

其电路如图1所示，脉冲信号接入比较器一端，另一端接入2.5V 直流电平进行比较。

DC-DC升降压电路的几种解决方案（成都信息工程学院科技创新实验室）W00DSTOCK前一段时间，本着学习的态度参加了TI杯校赛，做了其中的一个直流升降压的题，作品没做的很好，但是在准备期间，我对各种可行电路都做了尝试，一些心得拿出来与大家分享，也望各路大侠对不妥之处不吝赐教。

我们在实际应用中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时变化的（比如汽车中的电池电压受温度影响而变化），在只有一个电源提供供电的时候，同时可以升压或降压的电路就变得非常有用。

下面，来看一下我想到的几种升降压问题的解决方案。

非隔离式开关电源的基本电路一般有三种：Buck降压电路、Boost升压电路、Buck-boost 极性反转升降压电路。

要实现同时升降压功能，首先想到的肯定是Buck-Boost 极性反转电电路。

图表1 极性反转电路原理示意这种拓扑结构的电路能够输出与输入相反的、可以比输入电压更高或者更低的电压，并且整体的效率也很高。

但缺点也很明显：一就是极性相反，当输入电压是正压且要求输出也是正的时候，我们还要对输出电压进行反向，这就是一件很麻烦的事；但是，有时我们需要的就是负压的时候，这个缺点又会有一种很大的用处。

缺点二就是，这种拓扑结构电路的电流脉动值很大，输出滤波不好处理。

在实际制作中，我选择了用TI的Buck型降压芯片TPS5430来做开关管以及驱动的部分，更方便控制，简化了电路。

还有一个缺点是，这种电路不方便数控，而且没法直接用AD采输出电压。

下面这个是我做的一个控制TPS5430反馈的电路。

图表 2 LM324做控制电路常见的来解决这个问题的还有另外一种电路，就是把boost电路和buck电路结合起来。

但是怎样结合？方法有很多种。

第一种，直接拼接。

比如输入电压时5-12V，输出电压要10V，那么我们就可以使用升压电路将输入电压统一升到13V，然后再使用电压可调节的降压电路来提供输出电压。

在做这个方案时，我升压用了TI的TPS61175，输入范围是3-18V，输出范围是3-65V，最大输出电流时3A。

dc-dc原理
在直流-直流（DC-DC）转换器中，使用了一种电子电路，可
以将直流电压的电平转换为另一个不同的直流电压。

DC-DC
转换器具有多种类型和设计，但它们都基于相同的原理工作：使用电感和开关器件来控制输入电源的电流和电压，以产生所需的输出电压。

DC-DC转换的基本原理是利用电感和开关器件的非线性特性。

电感是一种能存储磁能的元件，而开关器件（如晶体管或场效应晶体管）能够控制电流的通断。

当输入电压施加在电感上时，电感储存磁能，并且电流开始流过电感。

当开关器件被打开时，电流被电感释放，并且通过输出电容器产生所需的输出电压。

为了控制输出电压，DC-DC转换器通常使用一种称为脉冲宽
度调制（PWM）技术。

在PWM技术中，开关器件的通断由
一个具有恒定频率的控制信号来控制，而控制信号的占空比（高电平时间与周期时间的比例）决定了输出电压的大小。

通过改变占空比，可以调节输出电压的电平。

另一种常用的DC-DC转换器是升压（boost）和降压（buck）
转换器。

升压转换器可以将低电压升高到较高的电压，而降压转换器可以将高电压降低到较低的电压。

这些转换器的设计基于不同的电路拓扑，例如Buck-Boost、Flyback和Forward等。

每种转换器都有其适用的应用领域和性能特点。

总之，DC-DC转换器利用电感和开关器件的非线性特性，以
及PWM技术，实现了直流电压的转换。

不同类型的DC-DC
转换器通过调节控制信号的占空比，可以产生需要的输出电压。

这些转换器在电子设备中被广泛应用，用于提供不同电压的电源。

DC-DC变换器原理DC/DC Converter Principle池输出的是直流电，是不是可直接作为直流电源使用呢，对于对电压没有准确要求的微、小型用电设备是可以的，如计算器、玩具等。

太阳电池输出电压取伏器件的连接方式与数量，并与负载大小与光照强度直接有关，不能直接作为正规电源使用。

通过DC-DC变换器可以把太阳电池输出的直流电转换成稳定电压的直流电输出。

DC-DC变换器就是直流——直流变换器，是太阳能光伏发电系统的重要组成部分，下面就其原理作简单介绍。

变换基本原理换电路主要工作方式是脉宽调制(PWM)工作方式，基本原理是通过开关管把直流电斩成方波（脉冲波），通过调节方波的占空比（脉冲宽度与脉冲周期之比电压。

波电路波电路简单，是使用广泛的直流变换电路。

图1左上部是一个斩波基本电路，Ud是输入的直流电压，V是开关管，UR是负载R上的电压，开关管V把输斩成方波输出到R上，图1右上部绿线为斩波后的输出波形，方波的周期为T，在V导通时输出电压等于Ud，导通时间为ton，在V关断时输出电压等断时间为toff，占空比D=ton/T，方波电压的平均值与占空比成正比。

图1下部绿线为连续输出波形，其平均电压如红线所示。

改变脉冲宽度即可改变输，在时间t1 前脉冲较宽、间隔窄，平均电压（UR1）较高；在时间t1 后脉冲变窄，平均电压（UR2）降低。

固定方波周期T不变，改变占空比调节输出电PWM)法，也称为定频调宽法。

由于输出电压比输入电压低，称之为降压斩波电路或Buck变换器。

图1 DC-DC变换基本原理冲不能算直流电源，实际使用要加上滤波电路，图2是加有LC滤波的电路，L是滤波电感、C2是滤波电容、D是续流二极管。

当V导通时，L与C2蓄载R输电；当V关断时，C2向负载R输电，L通过D向负载R输电。

输出方波选用的频率较高，一般是数千赫兹至几十千赫兹，故电感体积很小，输也不大。

图2 降压型DC-DC变换电路输出电压UR=D Ud，D是占空比，值为0至1。

DC/DC基本知识DC/DC是开关电源芯片。

开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。

其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。

开关电源可以用于升压和降压。

我们常用的DC-DC产品有两种。

一种为电荷泵（Charge Pump），一种为电感储能DC-DC转换器。

本文详细讲解了这两种DC/DC产品的相关知识。

目录一.1. 工作原理2. 倍压模式如何产生3. 电荷泵的效率4. 电荷泵的应用5. 电荷泵选用要点二.电感式DC/DC1. 工作原理（BUCK）2. 整流二极管的选择3. 同步整流技术4. 电感器的选择5. 输入电容的选择6. 输出电容的选择7. BOOST 与 BUCK的拓扑结构一. 电荷泵电荷泵为容性储能DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。

电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。

1. 工作原理电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换。

最后以恒压输出。

在芯片内部有负反馈电路，以保证输出电压的稳定，如上图V out ，经R1,R2分压得到电压V2，与基准电压V REF做比较，经过误差放大器A，来控制充电电容的充电时间和充电电压，从而达到稳定值。

电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。

例如，它在1.5X或1X的模式下都可以运行。

当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。

而当电池的电压较高时，电荷泵则在1X模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。

这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。

2. 倍压模式如何产生以1.5x mode为例讲解：电压转换分两个阶段完成。

同步整流升压电路摘要：I.同步整流升压电路简介A.概念解释B.基本组成II.同步整流升压电路的工作原理A.工作流程B.控制方法III.同步整流升压电路的优点A.高效节能B.稳定性C.应用广泛IV.同步整流升压电路的应用实例A.电源适配器B.电动汽车C.太阳能发电V.同步整流升压电路的发展趋势A.技术创新B.市场前景正文：同步整流升压电路是一种高效、稳定的电源电路，广泛应用于各种电子设备中。

本文将对同步整流升压电路进行详细介绍，包括其工作原理、优点及应用实例，并展望其发展趋势。

首先，我们需要了解同步整流升压电路的基本概念。

同步整流升压电路是一种直流- 直流（DC-DC）转换电路，通过将输入电压转换为稳定的输出电压，以满足不同电子设备的电压需求。

其基本组成主要包括输入滤波器、升压开关管、整流二极管、电感、电容等元件。

其次，同步整流升压电路的工作原理。

该电路的工作流程分为两个阶段：第一阶段是升压开关管导通，电感储存能量；第二阶段是升压开关管截止，电感能量通过整流二极管输出。

通过控制升压开关管的导通与截止时间，可以实现输出电压的稳定。

同步整流升压电路采用峰值电流模式控制，具有较好的动态响应和稳定性。

同步整流升压电路具有诸多优点。

一是高效节能，转换效率高达80% 以上；二是稳定性好，输出电压波动小；三是应用广泛，可以满足不同电子设备的电压需求。

同步整流升压电路在许多领域都有广泛应用。

例如，在电源适配器中，它可以将交流电转换为稳定的直流电，为电子产品供电；在电动汽车中，同步整流升压电路可以实现对电池的高效充电；在太阳能发电中，同步整流升压电路可以提高系统的转换效率。

最后，展望同步整流升压电路的发展趋势。

随着科技的进步，同步整流升压电路将不断创新，以满足更高的性能要求。

例如，采用新型材料和工艺，提高开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损耗，从而进一步提升转换效率。

此外，随着节能环保意识的增强，同步整流升压电路在市场上的需求将越来越大。