多相輸出升壓控制電路解決方案

電子設(shè)備中，如果需要從低電壓產(chǎn)生高電壓，一般可以考慮使用升壓轉(zhuǎn)換器］

升壓轉(zhuǎn)換器原理

圖1顯示了升壓轉(zhuǎn)換器的原理圖。在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，開關(guān)S1閉合，能量在線圈L中存儲。電感上的電流隨輸入電壓和地電位的差值呈線性增加。在關(guān)閉期間，當(dāng)S1打開并且S2關(guān)閉時(shí)，存儲在電感上的能量被釋放輸出。在此時(shí)間段內(nèi)，電感上兩端的電壓對應(yīng)于輸出電壓減去輸入電壓。

多相輸出升壓控制電路解決方案

圖1，用于從低電壓產(chǎn)生高電壓的升壓拓?fù)洹?/p>

為了使這種相互作用發(fā)揮作用，必須有足夠的時(shí)間讓電感進(jìn)行充電和放電。通過控制回路，可以想像：當(dāng)需要更多的能量輸出時(shí)，這意味著必須從輸入端輸出更多的能量。這時(shí)，電感必須存儲更多的能量，開關(guān)S1便必須閉合（］圖2中曲線的變化真實(shí)地顯示出輸出端負(fù)載電阻和電感的直流電阻的改變，對升壓因子造成的影響。假設(shè)負(fù)載電阻為100Ω，48V的輸出電壓，這對應(yīng)于負(fù)載電流480mA。當(dāng)電感的串聯(lián)電阻（DCR）只有2Ω，最大升壓因子是有可能剛好超過3; 但對于DCR為1Ω，略高于5的升壓因子是可以實(shí)現(xiàn)的。如要求更高的升壓因子，就必須選用具有更低的串聯(lián)電阻值的電感。

升壓轉(zhuǎn)換器電感的選擇

電感值的選擇很重要，因?yàn)樗鼪Q定了電感上的電流紋波，從而決定了輸出端的電壓紋波。根據(jù)圖1，平均電感電流IL，AVE由下式給出：

其中xD 是占空比（Duty Cycle）; ILOAD 是負(fù)載電流。
峰值電感紋波電流與電感值成反比
當(dāng)中fSW是開關(guān)頻率; L是電感值。

假設(shè)升壓轉(zhuǎn)換器在連續(xù)導(dǎo)通模式（ Continuous Conduction Mode， CCM）下工作，峰值電感電流可從公式（1）和（2）得出，具體計(jì)算如下：

較小的電感值的器件通常體積較小，較便宜，但根據(jù)公式（3）可以知道這樣會增加紋波電流，較大的紋波電流也會增加電感器內(nèi)核的功率損耗。電感值太大會導(dǎo)致額外費(fèi)用，另外，如應(yīng)用于電流模式控制（current-mode control）時(shí)，過大的電感值也會降低斜率補(bǔ)償（Slope-Compensation）線路在高占空比（》50 % ）時(shí)的效益。

多相輸出的優(yōu)勢

而另一個(gè)獲得較高升壓因子的方案就是使用多相（Multi Output Phases）。以ADI公司的LTC7840芯片為例，當(dāng)中包含兩個(gè)升壓控制器。這使得實(shí)現(xiàn)兩相升壓概念變得容易。圖三顯示了電源電壓為12V的示例，輸出升壓至240V電壓。兩相升壓級將電壓分開增加，使得每級僅需要將電壓增加約4.5倍。

電源電壓為12V的示例，輸出升壓至240V電壓。兩相升壓級將電壓分開增加，使得每級僅需要將電壓增加約4.5倍。

比較使用單相升壓轉(zhuǎn)換器，多相輸出有更高的效率，更小的尺寸和更低的電容器紋波電流的優(yōu)勢。更高的有效開關(guān)頻率和相位紋波電流可顯著降低濾波電容的尺寸和成本，并降低輸出紋波。

多相輸出升壓控制器選型

Digi-Key官網(wǎng)上，升壓控制器篩選列表參數(shù)中提供了不少參數(shù)選項(xiàng)以協(xié)助工程師選料，其中“輸出階段”便是其中之一。“輸出階段”即代表芯片可以有多少相輸出。

篩選列表中的參數(shù)選項(xiàng)多，意味著工程師在選料時(shí)更能了解其他參數(shù)的可選擇性，例如“輸出類型”、“串行接口”或“封裝”等這些對工程師在設(shè)計(jì)時(shí)重要的參數(shù)指標(biāo)，同時(shí)也可清楚地展現(xiàn)出物料的市場導(dǎo)向。

例如在查找四相輸出升壓控制器時(shí)，得出Renesas公司的ISL78225ANEZ，再經(jīng)搜尋功能中“零件比較”的協(xié)助（

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