升壓轉(zhuǎn)換器如何工作?

是時(shí)候深吸一口氣了，我們即將深入電力電子的深處。我一開始就要說，這是一個(gè)非常有益的領(lǐng)域。

要了解升壓轉(zhuǎn)換器的工作原理，您必須了解電感器、MOSFET、二極管和電容器的工作原理。

有了這些知識(shí)，我們可以逐步完成升壓轉(zhuǎn)換器的工作。

步驟 – 1

在這里，什么也沒發(fā)生。輸出電容器充電至輸入電壓減去一個(gè)二極管壓降。

步驟 – 2

現(xiàn)在，是時(shí)候打開晶體管開關(guān)了。我們的信號(hào)源變高，打開 MOSFET晶體管。所有電流都通過電感器分流至 MOSFET。請(qǐng)注意，輸出電容保持充電狀態(tài)，因?yàn)樗荒芡ㄟ^現(xiàn)在的反向偏置二極管放電。

當(dāng)然，電源不會(huì)立即短路，因?yàn)殡姼衅鱥nductor 使電流斜坡上升相對(duì)較慢。此外，電感器周圍會(huì)積聚磁場(chǎng)。注意施加在電感器兩端的電壓的極性。

步驟 – 3

MOSFET 被關(guān)斷，電感器的電流突然停止。

電感器的本質(zhì)是保持平穩(wěn)的電流流動(dòng);它不喜歡電流的突然變化。所以它不喜歡電流的突然關(guān)閉。它通過產(chǎn)生與最初提供給它的電壓相反的大電壓來響應(yīng)這一點(diǎn)，該電壓使用存儲(chǔ)在磁場(chǎng)中的能量來維持該電流。

如果我們忘記了電路元件的其余部分，只注意到極性符號(hào)，我們注意到電感器現(xiàn)在就像一個(gè)與電源電壓串聯(lián)的電壓源。這意味著二極管的陽極現(xiàn)在處于比陰極更高的電壓(請(qǐng)記住，電容在開始時(shí)已經(jīng)充電到電源電壓)，并且是正向偏置的。

輸出電容器capacitor 現(xiàn)在充電到比以前更高的電壓，這意味著我們已經(jīng)成功地將低直流電壓提升到更高的電壓!

我建議您非常緩慢地再次完成這些步驟，并直觀地理解它們。

這些步驟發(fā)生數(shù)千次(取決于振蕩器的頻率)，以保持負(fù)載下的輸出電壓。

升壓轉(zhuǎn)換器操作 - 要點(diǎn)

到現(xiàn)在為止，你們中的許多人已經(jīng)對(duì)這種過于簡(jiǎn)化的解釋有疑問。遺漏了很多東西，但是使升壓轉(zhuǎn)換器的工作絕對(duì)清晰是值得的。因此，既然我們已經(jīng)有了這種理解，我們可以繼續(xù)討論更精細(xì)的細(xì)節(jié)。

1. 振蕩器。您不能使 MOSFET 輸出開關(guān)永遠(yuǎn)保持打開狀態(tài)，沒有電感器是理想的 - 它們具有飽和電流。如果我們確實(shí)將MOSFET開關(guān)保持打開狀態(tài)，則最大值超過幾百微秒，電源將短路，電感絕緣層會(huì)燒掉，MOSFET會(huì)斷電，并發(fā)生其他令人討厭的事情。我們利用對(duì)電感器的了解來計(jì)算達(dá)到合理電流(例如一安培)所需的時(shí)間，然后相應(yīng)地配置振蕩器的導(dǎo)通時(shí)間。這導(dǎo)致電感電流波形看起來像鋸邊，因此得名鋸齒。

2. MOSFET本身。如果仔細(xì)觀察，在第3步中，MOSFET看到的電壓是電源電壓加上電感器電壓，這意味著MOSFET必須額定為高電壓，這再次意味著相當(dāng)高的導(dǎo)通電阻。升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)始終是 MOSFET 擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的折衷方案。升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)MOSFET始終是弱點(diǎn)，正如我從寒冷而艱苦的經(jīng)歷中學(xué)到的那樣。升壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓不受設(shè)計(jì)限制，而是受 MOSFET 擊穿電壓的限制。

3.電感器。顯然，任何舊的電感器都不起作用。升壓轉(zhuǎn)換器中使用的電感器應(yīng)能夠承受高電流并具有高磁導(dǎo)磁芯，因此給定尺寸下的電感很高。