DC-DC升压电路，DC-DC升压模块原理_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

一、什么是 DC-DC 转换器？
DC-DC 转换器是一种电力电子电路，可有效地将直流电从一个电压转换为另一个电压。
DC-DC 转换器在现代电子产品中扮演着不可或缺的角色。这是因为与线性稳压器相比，它们具有多项优势。尤其是线性稳压器会散发大量热量，与 DC-DC 转换器中的开关稳压器相比，它们的效率非常低。

DC-DC 升压电路
在介绍 DC-DC 转换器的工作原理之前，看一个示例，为什么 DC-DC 转换器这么有用？假设构建一个具有以下要求的电路：

DC-DC 升压电路

2Ω 负载电阻
12V 直流电源
5V 负载电压

我们需要降低 12V 电池的电压，为负载提供 5V 电压。我们可以将一个2.8Ω的电阻与负载串联，以提供所需要的电压。
先计算电路的效率如下：

DC-DC 升压电路
从这些计算中，我们可以看到负载仅仅消耗了 12.5W 的输入功率，剩余部分 (30 – 12.5 = 17.5 W) 转化为热量。
照这么来看，其实是有点浪费的，如果触摸串联电阻，会有点热，这里需要结合机制来冷却电路，为了获得更优的解决方案，可以看下面的电路：

DC-DC 升压电路
开关断开时，输入电压为 0V，控制在 ON 位置时，输入电压为 12V。下图分别显示了开关位置 ON 和 OFF 的等效电路。

DC-DC 升压电路等效电路
如果我们如下图（a）所示控制开关，我们得到如下图（b）所示的电压图。T为切换周期，单位为毫秒或微秒。

DC-DC 升压电路
在这种情况下，这种开关行为的平均输出电压为 5V，因为：

DC-DC 升压电路
该电路的平均输出电压为5V，但我们可以通过使用RC滤波电路去除谐波来改善输出波形。
如果我们假设开关是理想的（理想开关是不消耗或耗散电源的开关），我们可以计算出该电路的效率为 100%。当开关处于 ON 位置时，流过电路的电流为 6A。
由于我们有一个理想的开关，耗散功率为 P_diss = RI 2 = 0 * 9 2 = 0W。当开关处于关闭位置时，没有电流流过开关，因此在这种情况下，耗散功率也为 0。
然而在实际应用中，找到一个理想的开关是比较困难的，这就意味着实际上会有一些功耗，虽然有功耗，但转换的效率仍旧很高。
二、 DC-DC 升压电路
DC-DC 升压电路主要是增加电源的电压，例如：升压转换器可以采用 5V 电源并将其升压至 25V。通常，你会在电池充电器或太阳能电池板中找到 DC-DC 升压转换器。它们还可用于从同一电池为具有不同工作电压的组件供电。
这种配置将直流电压升高到由电路中组件选择决定的水平。这是升压转换器的一般示意图。
1、升压开关打开状态

升压开关 ON 状态
2、升压开关关闭状态

升压开关关闭状态
基本配置包括直流电源（Vin）、电感（L）、二极管（D）、开关器件（SW）、平滑电容（C）和负载电阻（Load），Vout 是输出电压。
开关通常是功率电子器件，例如由 PWM 信号控制的 MOSFET或BJT 晶体管。该 PWM 信号通过非常快速地切换晶体管来工作，通常每秒数千次。
三、DC-DC 升压电路工作原理
假设当前的电压是 5V，需要将 5V 转换为更高的电压值，用 DC-DC 升压电路就可以实现，这里假设我们是管道工。
1、涡轮加速
首先我们需要加速涡轮。为此，节气门打开，水快速排放，将部分能量传递给涡轮机，结果涡轮机开始旋转。

DC-DC 升压电路工作原理
2、填充压力储罐
油门关闭，由旋转的涡轮飞轮半部推动的一部分水打开阀门并填充储水箱，另一部分水在储水箱提供的高压下流向消费者，同时阀门防止水倒流。

DC-DC 升压电路工作原理
3、从压力储罐发电并加速涡轮机
涡轮的速度开始下降。水不能再推动阀门，储水箱仍有足够的能量积累。然后油门再次打开，水开始快速旋转涡轮。由于消费者从储罐接收能量，因此流向消费者的能量不会停止，然后循环重复。
现在工作原理已经很清楚了，我们将从管道设备切换到电子设备。