Principle and circuit of two-stage boost
圖 1. 用于從低電壓生成高電壓的升壓拓?fù)?/font>
要使這種相互作用生效,必須具有足夠的時(shí)間供電感充電和放電。通過控制環(huán)路時(shí),可以進(jìn)行如下想象:當(dāng)輸出端需要更多電能時(shí),必須從輸入端獲取更多的電能傳送至輸出端。因此,必須有更多的電能臨時(shí)存儲(chǔ)在電感中,開關(guān)S1也需要更長(zhǎng)的導(dǎo)通時(shí)間。然而,對(duì)固定開關(guān)頻率而言,這導(dǎo)致可用于從電感獲得電能的關(guān)斷時(shí)間更短。因此,輸出電壓降至設(shè)定目標(biāo)值以下,這對(duì)升壓拓?fù)鋪碚f尤其是一種限制。采用該拓?fù)洌敵鲭妷撼隹捎幂斎腚妷旱乃绞艿较拗?。在典型?yīng)用中,這一zui大升壓因數(shù)介于3至7之間。
圖2.zui大可能升壓因數(shù)取決于電感電阻圖
圖2所示的曲線說明了zui大可能升壓因數(shù)與對(duì)應(yīng)占空比之間的典型關(guān)系。具體曲線依據(jù)升壓轉(zhuǎn)換器輸出端的負(fù)載電阻與電感的直流電阻之間的關(guān)系而變化。圖2所示的示意圖選用的負(fù)載電阻為100Ω。對(duì)于48V的輸出電壓而言,這相當(dāng)于480mA的負(fù)載電流。當(dāng)電感的串聯(lián)電阻(DCR)對(duì)應(yīng)2Ω時(shí),可能實(shí)現(xiàn)的zui大升壓因數(shù)只比3略高一點(diǎn)。當(dāng)DCR為1Ω時(shí),可實(shí)現(xiàn)的升壓因數(shù)略高于5。如果需要更高的升壓因數(shù),必須選擇具有zui低串聯(lián)電阻值的電感。
如果應(yīng)用中需要更高的升壓因數(shù),那么兩級(jí)式概念也是一種選擇。ADI的新型LTC7840在單芯片中包含兩個(gè)升壓控制器,可輕松實(shí)現(xiàn)兩級(jí)式升壓概念。圖3顯示了一個(gè)從12V電源電壓升壓至240V輸出電壓的例子。兩個(gè)升壓級(jí)可分步提升電壓,使每yi級(jí)僅需將電壓提升4.5倍左右。
圖3.用于從低輸入電壓生成極高輸出電壓的兩級(jí)式概念
結(jié)論
本文介紹了一個(gè)兩級(jí)式概念,它可實(shí)現(xiàn)比單級(jí)式概念高得多的升壓因數(shù)。當(dāng)然,也可選擇基于變壓器的拓?fù)湟燥@著提高輸入電壓。例如,反激式轉(zhuǎn)換器就是一種常見拓?fù)?。但是,如果無需電流隔離,兩級(jí)式升壓概念與反激式轉(zhuǎn)換器相比則具有一些優(yōu)勢(shì)。它無需又大又貴的變壓器,因?yàn)殚_關(guān)頻率不再受限于變壓器磁芯中的損耗,并且電源負(fù)載是連續(xù)負(fù)載而非脈沖負(fù)載。因此,在許多應(yīng)用的選擇過程中應(yīng)考慮兩級(jí)式升壓概念。
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