电感式DC-DC的升压器原理

本文介绍了电感式DC-DC的升压器原理，属于基础性质，适合那些对电感特性不了解，但同时又对升压电路感兴趣的同学。

要充分理解电感升压的原理，必须了解电感的特性，包括电磁转换和磁储能。

先观察下图：

这张图是电池对电感(线圈)通电的特性---电磁转换，电可以变成磁性，磁性也可以变以变回电源。当通电时，电会变成磁性，并以磁性的形式储存在电感中。断电瞬磁会变成电，从电感中释放出来。

然而，问题来了。断电后，电路断开，电流无处可去。磁性如何转化为电流？很简单。电感两端会有高压。如果电感线圈的自感系数很大，自感电势会很大。在大电位差之间的间隙，会产生强电场，甚至会突破空气，造成放电。如果附近有人，会对他们造成一定的危险。如果附近有易燃物质，就有着火的危险。

这样，我们也理解了电感的第二个特性----电压特性。当电路断开时，电感中的能量会以高压的形式转换回电。

现在总结一下以上内容:

以下是正压发生器。您可以不断拉动开关，从图中的节点获得无限高的正电压。电压升高取决于你在二极管的另一端连接了什么，这样电流就可以到达。如果什么都不连接，电流就无处可去，所以电压会升到足够高的水平，打破开关，以热的形式消耗能量。

然后是负压发生器，您可以不断拉动开关，从图中的节点获得无限高的负压。

以上都是理论。现在我们来看看实际的电路。DC-DC 较小的升压电路系统是什么样子的。

你可以清楚地看到，电路中的开关被三极管取代，三极管的开关可以通过固定频率的方波控制来升压。不要低估这两张图片，事实上，所有的开关电源都是由这两张图片的组合改变的。

最后说说磁饱合。

我们已经知道电感可以储存能量，并以磁场的形式储存能量，但它能储存多少，以及满后会发生什么？

(来源：互联网，有删改)

电感家族

应用举例：

升压芯片E50U,E50D,E50P(PL2303)是一种高效低纹波DC-DC 变换器，内置MOS开关管。PL2303该系列产品只需要4个外围元件0.9V上述电压变换升压5V，儿童玩具电路常用于电池供电。

典型的升压电路

由PL2303可以看到内部电路，这个VOUT脚的功能其实不是out，而是in，它检测VOUT反馈电压。

PL2303内部结构

电感选择：

PL2303工作频率高达 300KHz，目的是减小外部电感尺寸，只需要 4.7uH 以上电感可以保证正常工作，但如果输出端需要输出大电流负载(例如，输出电流大于 50mA），为提高工作效率，建议使用大电感。综合考虑，建议使用47uH、 寄生串联电阻小于 0.5Ω 电感。若需提高大负载时的效率，则需使用电感值较大、寄生电阻值较小的电感。

二极管对整流DC- DC 的效率有很大的影响。虽然普通管也能使电路正常工作，但会降低 5~10效率为%，因此建议使用肖特基二极管，如 1N5817、1N5819、 1N5822 等。

只要电源稳定，即使不输入滤波电容，电路也可以输出低纹波和低噪声的电流电压。但当电源距离 DC-DC电路较远，建议在 DC-DC 的输入端附近加了 10uF 以上滤波电容用于降低输出噪声。

焦耳神秘密电路是一种简单的自激振荡升压电路，成本低，易于生产。它可以挤压一个废干电池上的所有能量，即使是那些在其他电路中被认为没有电的电池。在制作焦耳神秘密电路时，一定要注意两个电感器的相反方向。

标准焦耳神偷电路

通常1.5V的干电池用完之后还会有1.1V左右电压表明此时电池中仍有能量，但内阻变得非常大，输出电流非常弱，无法驱动一般电路，更不用说点亮了LED。焦耳神偷电路通过磁感线圈产生高频脉冲电压LED电池电压可以通过调整适当的参数来电压10-100倍以上。

偷焦耳神原理

1. 电流经L1流入 T使 的基极 T开始导通，集电极产生电流，集电极端线圈L2磁通量通量的变化，使基极线圈L1感应电势，并向前添加 T的基极上。

2. 由于电势的增加，基极电流增加， T这种正反馈将持续到 T饱和，基极电流的变化不能再导致集电极电流的变化。

3. 基极线圈是因为集电极电流不再变化L1基极电流开始减电势，基极电流开始减少。

4. 集电极线圈上的电流开始减少，储存在磁芯上的能量开始崩溃，这在两个线圈上产生了与原来方向相反的电势L1上，使 T截止日期。集电极线圈L2感应电应电动势传输给LED。此时注意L2感应电势远高于电源电压，可达10-100倍以上。

5. LED导通后，电感开始放电，电流逐渐稳定，小于LED导通电压时，右支路断路，电流从左电感器充电，重复。

下图是由两个色环电感组成的焦耳神偷电路。