两级模式实现高电压

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如果需要从低电压产生高电压,则可以使用升压转换器。它是仅需要两个开关,一个电感器和输入和输出电容的三种基本开关调节器拓扑之一。除了升压转换器外,其他基本拓扑还包括降压转换器和反相降压 - 升压转换器。图1显示了原理图,示意图升压转换器。在接通时段期间,开关S1被关闭,电能存储在线圈L中,电感器电流随着输入电压和地电位之间的差异线性增加;也就是说,随着输入电压的增加,并且在关闭时段期间,当S2关闭时,当S2关闭时,存储在电感器中的电能被提供给输出。电感器上的电压等于该时间段期间的输出电压减去输入电压。

用于产生低压的高电压的拓扑拓扑

图1.提升拓扑,用于产生低压的高电压

对于这种互动生效,它必须有足够的时间来充电和放电。当通过控制回路时,可以进行以下假设:当输出需要更多的功率时,必须从输入到输出的更多电源。因此,必须临时存储在电感器中的更多功率,并且开关S1也需要更长的时间。然而,对于固定的开关频率,这导致可用于从电感器导出电能的较短关断时间。因此,输出电压下降到设定目标值以下,这尤其是拓扑拓扑的限制。通过这种拓扑,输出电压超出可用输入电压。在典型的应用中,该最大升压因子在3到7之间。

图2中所示的曲线示出了最大可能升压因子与相应占空比之间的典型关系。具体曲线根据升压转换器输出处的负载电阻与电感器的直流电阻之间的关系而变化。图2中所示的示意图使用了100Ω的负载电阻。对于48V的输出电压,这相当于480mA的负载电流。当电感器的串联电阻(DCR)对应于2Ω时,可以实现的最大升压因子仅略高于3.当DCR为1Ω时,可实现的升压因子略高于5.如果更高的提升必须选择具有最低串联电阻值的电感器。

最大可能的升压因子取决于电感电阻DCR(直流电阻)

图2.最大可能的升压因子取决于电感电阻DCR(直流电阻)

如果应用程序需要更高的升压因子,则两级概念也是一种选择。ADI的新型LTC7840包括两个芯片中的两个升压控制器,使其易于实现两级增压概念。图3示出了从12V电源电压升高到240V输出电压的示例。两个升压阶段可以加大电压,使每个阶段仅需要将电压提升约4.5倍。

两阶段概念,用于从低输入电压产生非常高的输出电压

图3.两阶段概念,用于从低输入电压产生非常高的输出电压

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本文介绍了一个两级概念,实现了比单级概念更高的升压因子。当然,也可以选择基于变压器的拓扑以显着增加输入电压。例如,反激式转换器是一个常见的拓扑。但是,如果不需要电流隔离,则两级增压概念在反激式转换器上具有一些优点。它不需要大型且昂贵的变压器,因为切换频率不再受变压器芯中的损耗限制,并且供应负载是连续负载而不是脉冲负载。因此,在许多应用程序的选择过程中应考虑两级提升概念。