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兩階段模式實現(xiàn)高壓
如果需要從低壓產(chǎn)生高壓，則可以使用升壓轉(zhuǎn)換器。它是僅需兩個開關(guān)，一個電感器以及輸入和輸出電容器的三種基本開關(guān)穩(wěn)壓器拓撲之一。除了升壓轉(zhuǎn)換器外，其他基本拓撲還包括降壓轉(zhuǎn)換器和反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。圖1所示為原理圖 升壓轉(zhuǎn)換器的。在接通期間，開關(guān)S1閉合，電能存儲在線圈L中，并且電感器電流隨著輸入電壓和地電位之間的差線性增加。即，隨著輸入電壓的增加而增加，并且在截止期間，當(dāng)S1接通時，當(dāng)S2閉合時，存儲在電感器中的電能被提供給輸出。在此時間段內(nèi)，電感兩端的電壓等于輸出電壓減去輸入電壓。
圖1.用于從低壓產(chǎn)生高壓的升壓拓撲
為了使這種相互作用生效，必須有足夠的時間進行充電和放電。通過控制回路時，可以做出以下假設(shè)：當(dāng)輸出需要更多功率時，必須從輸入到輸出汲取更多功率。因此，必須將更多的功率臨時存儲在電感器中，并且開關(guān)S1也需要更長的導(dǎo)通時間。但是，對于固定的開關(guān)頻率，這會導(dǎo)致更短的關(guān)斷時間，可用于從電感器獲取電能。因此，輸出電壓下降到設(shè)定的目標(biāo)值以下，這對于升壓拓撲尤其有限制。使用這種拓撲，輸出電壓的限制超出了可用的輸入電壓。在典型應(yīng)用中，該最大升壓因子在3到7之間。
圖2中所示的曲線說明了最大可能的升壓因子與相應(yīng)占空比之間的典型關(guān)系。該特定曲線根據(jù)升壓轉(zhuǎn)換器的輸出處的負載電阻與電感器的直流電阻之間的關(guān)系而變化。圖2所示的原理圖使用100Ω的負載電阻。對于48V的輸出電壓，這相當(dāng)于480mA的負載電流。當(dāng)電感的串聯(lián)電阻（DCR）對應(yīng)于2Ω時，可實現(xiàn)的最大升壓因數(shù)僅略高于3。當(dāng)DCR為1Ω時，可獲得的升壓因數(shù)略高于5。如果需要最大系數(shù)，則必須選擇具有最低串聯(lián)電阻值的電感器。
圖2.最大可能的升壓因數(shù)取決于電感器電阻DCR（直流電阻）
如果在應(yīng)用中需要更高的升壓因數(shù)，則也可以選擇兩階段概念。ADI的新型LTC7840在單個芯片中包含兩個升壓控制器，因此很容易實現(xiàn)兩級升壓概念。圖3顯示了一個從12V電源電壓升壓到240V輸出電壓的示例。兩個升壓級可以使電壓升高，因此每個級僅需要將電壓升壓約4.5倍。
圖3.兩階段概念，可從低輸入電壓產(chǎn)生很高的輸出電壓
本文介紹了一個二級概念，該一級概念比單級概念具有更高的提升因子。當(dāng)然，也可以選擇基于變壓器的拓撲來顯著增加輸入電壓。例如，反激轉(zhuǎn)換器是一種常見的拓撲。但是，如果不需要電流隔離，則兩級升壓概念相對于反激式轉(zhuǎn)換器具有一些優(yōu)勢。它不需要大型且昂貴的變壓器，因為開關(guān)頻率不再受變壓器鐵芯損耗的限制，并且供電負載是連續(xù)負載，而不是脈沖負載。因此，在許多應(yīng)用的選擇過程中應(yīng)考慮兩階段升壓的概念。