升壓電源電路

『壹』 想知道這個電路是如何實現升壓的

升壓電路是一種能夠將低電壓升高到高電壓的電路，它實現了電能的轉換。在最基本的升壓電路中，電壓輸入端與輸出端之間通過一個變壓器來實現升壓。

變壓器工作原理

變壓器是一種利用電磁感應原理互相作用的電器。變壓器內部主要由兩個線圈，即主線圈和副脊脊告線圈組成。當主線圈中有電流通過時，就會產生磁場。這個磁場會穿過變壓器的磁心並感應出副線圈中的電動勢，從而產生輸出電壓。

如果在變壓器兩側的線圈匝數不同，那麼輸出電壓就會比輸入電壓高。這個電壓增加的倍數就稱為變壓器的變比。例如，如果變壓器的變比為2:1，那麼在輸入電壓為10V的情況下，輸出電壓就會是20V。

升壓電路基本原理

在升壓電路中，變壓器是關鍵元件。在這個電路中，低電壓的輸入野哪端連接到變壓器的主線圈上，而高電壓的輸出端連接到副線圈上。通常情況下，在低壓一端的電源提供直流電，而變壓器則將這個電壓升高到更高的值，使得高壓輸出端可以向電路中提供電能。

通過控制變壓器的變比，就可以調節輸出電壓的大小。同時，升壓電路還櫻明可以配備額外的電容、電感以及二極體等元件，以達到更好的電路效果。

需要注意的是，升壓電路中的重要元件，如變壓器在使用時應該注意適當的選型和安全性。同時，還需要根據電路需求設計合適的保護電路，以確保電路的安全性和穩定性。

『貳』 12V電源升壓到36V和50V的電路

如果是交流電壓升壓，那非常簡單，只要選擇變比合適的變壓器就行（1：3和1：4.17）。

如果是直流電壓升壓，從12V升到36V很容易，可用的開關穩壓器件很多，例如CS5171、CS5172、CS5173、CS5174、NCV5171、NCV33063、MC33063、MC33163等，一般升壓上限可以到40V，但是升到50V電壓的開關穩壓器基本見不到。

下圖是CS5171、CS5173的36V輸出實用電路應用圖，其最大輸出電流1.5A，輸入電壓范圍2.7V~30V，二極體型號是MBRS120T3（肖特基二極體）。

『叄』 基於TL494的DC-DC升壓型開關電源

李睿智

學號19021211293

【嵌牛導讀】隨著科技的高速發展，電子產品與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子產品都離不開可靠的電源。開關電源則以功耗小、效率高、體積小、重量輕的優勢成為研究的熱門。因此，提高對開關電源的研究就顯得至關重要了。本文介紹了一種基於TL494的DC-DC升壓型開關電源電路，該電路採用TL494電源控制晶元及其外圍電路產生PWM波，並通過PWM波的占空比控制開關管的導通時間，實現不同電壓的穩定輸出。經過初步的計算，合理的選擇了電路中的開關管，儲能電感，濾波電容和續流二極體的參數。實驗結果證明，該升壓電路的效率高於80%，具有良好的電壓調整率和負載調整率。

【嵌牛鼻子】DC-DC升壓型開關電源、PWM波、開關管

【嵌牛提問】電子產品在人類的生活中起著日益重要的作用，而電子產品都離不開可靠的電源，如何設計製作出既安全、效率又高的電源呢？這成為人們越來越關心的話題。

【嵌牛正文】

1 ．引言

隨著現代電子技術的迅速發展，電子產品對電源的要求也越來越高。電源的發展經歷了從線性電源、相控電源再到開關電源的發展歷程，而開關電源則以其開關頻率高、體積小、效率高、可靠性高等特點占據著主導地位[1]。1955 年美國的羅耶 ( Roger G H)首次提出了自激振盪推挽晶體管直流變換器[2]，為開關電源的研究打下了理論基礎。20世紀60年代，各種開關電源的拓撲電路已經較為成熟。改革開放以後，我國的開關電源技術也得到了長足的進步，並向著高頻化、高效率，模塊化等特點發展。

該電路選用TL494電源晶元作為整個電路的控制器，並搭建其外圍電路，構成產生PWM波的控制電路。通過調節PWM波的占空比控制開關管的關斷導通時間，從而達到升壓的目的。最後，通過對開關管，儲能電感，濾波電容和續流二極體參數的優化，使電路具有較高的效率，良好的電壓調整率和負載調整率。

2 ．DC-DC升壓型開關電源的基本原理

2.1 DC-DC開關電源的種類

開關電源的種類很多，按輸入/輸出有無隔離的角度，可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。隔離型的DC-DC開關電源可分為單端正激式、單端反激式、雙端半橋、雙端全橋等，非隔離型的又可分為降壓式、升壓式、極性反轉式等[3]。本電路為非隔離型的DC-DC開關電源。

2.2 DC-DC開關電源的主電路

圖2.2所示是DC-DC升壓型開關電源的主電路，它的主要構成元器件包括開關管T，儲能電感L、續流二極體D和濾波電容C[4]。

該電路採用的是並聯式的結構，既在主迴路中開關管T與輸出端負載RL並聯。由PWM波控制開關管的關斷導通時間，高電平時開關管導通，由於導通壓降很小，所以續流二極體D截止，此時Ui通過開關管對電感器L充電，負載RL靠電容C中存儲的電能供電。低電平時開關管關斷，此時續流二極體D導通，Ui與電感器L產生的感應電勢正向疊加後，通過續流二極體D對電容器C充電，並同時對負載RL供電。

由以上分析可見，並聯式的開關電源電路可以使輸出電壓高於輸入電壓，既可實現DC-DC升壓的功能。

2.3 DC-DC 開關電源的調制方式

2.3.1 脈沖頻率調制

脈沖頻率調制PFM（全稱為Pulse Frequency Molation），是指脈沖寬度不變，只通過調節工作頻率的方式來改變占空比[5]。這種脈沖調制方式電路復雜，難以實現。

2.3.2 脈沖寬度調制

脈沖寬度調制PWM（全稱為Pulse Width Molation），是指脈沖頻率不變，只通過改變脈沖寬度的方式來改變占空比[6]。

這種脈沖調制方式常用在開關型的穩壓電路中，在不改變電路輸出PWM波頻率的情況下，通過電壓反饋電路，調節輸出PWM波的寬度[7]。電壓反饋電路的工作原理是：當輸入電壓增大時，取樣電阻輸出的采樣電壓也將增大，並在比較放大器和基準電壓進行比較，通過放大器輸出的信號去控制PWM產生器，使輸出脈沖占空比減小，輸出電壓保持穩定。反之，當輸入電壓減小時，PWM產生器輸出脈沖占空比增大，輸出電壓仍可以保持穩定。

3 ．電源控制晶元TL494及其外圍電路的設計

3.1 集成脈寬調制晶元TL494的介紹

如圖3.1所示為TL494晶元的引腳圖和內部結構，TL494是一種固定頻率脈寬調制集成電路，內部集成了大部分的脈寬調制電路，幾乎包含了開關電源控制所需的全部功能，廣泛應用於各種開關電源中[8]。其內部置有兩個誤差放大器，1、2 引腳為誤差放大器1的正負輸入端，16、15 引腳為誤差放大器2的正負輸入端。3引腳為相位校正和增益控制端，4引腳為死區電平控制端。其內置有線性鋸齒波振盪器，5、6引腳處可外置一個電容和一個電阻兩個振盪元件。7引腳為接地，8、9引腳分別為三極體Q1的集電極和發射極，10、11引腳分別為三極體Q2的發射極和集電極，12引腳為電源VCC,13引腳為輸出PWM波模式控制端，14引腳為內部5V基準電壓輸出端。

  3.2 TL494晶元的外圍電路

其工作頻率可通過外接電阻RT和外接電容CT確定。其計算公式如下:

                                              f=1.1/（RT˙CT）

電阻RT的值選為22kΩ，電容CT的值選為1nF，計算得工作頻率為50kHZ，既輸出PWM波的頻率50kHZ。

13引腳為輸出PWM波模式控制端，當該引腳為高電平時，兩個三極體推挽輸出，最大占空比只有48%。為了提高輸出能力，將13引腳接地，這使得觸發器不起作用，兩個三極體輸出相同，最大占空比可達到96%。為了提高驅動能力，將兩個三級管並聯輸出，8、11引腳接電源，9、10引腳並聯後作為PWM波輸出端。

1引腳為反饋信號輸入端，為了保持輸出電壓的穩定性，將該引腳接到電路的輸出端，同時將2引腳接入參考電壓，參考電壓的值由14引腳的5V基準電壓經過電阻R3，RP2和R4組成的分壓電路提供，一般調節可調電阻RP2的值，使參考電壓的值在2.2V-2.3V之間。2、3引腳之間的C2、R5和R6構成的RC網路，可調節誤差放大器1的增益和改善開關電源的動態性能，16引腳用作過流保護的輸入端，可直接將地反饋給該引腳，使過流保護的作用更佳。

4 ．開關電源主要元器件參數的選擇

4.1 開關管T的參數選擇

    開關管T在電路中承受的最大電壓是1.1×1.2U0（U0為輸出電壓），在實際工程中選擇開關管時，應保證有足夠的餘量，通常選擇2~3倍的1.1×1.2U0。開關管T的最大工作電流，通常選擇2~3倍的Ii（Ii為輸入電壓）[9]。在綜合考慮開關管的最高開關頻率，導通電阻和驅動電路等關鍵指標的情況下，本電路選擇TP75N75，該開關管的最大VDS=75V，最大ID=75A，導通電阻僅8mΩ，其餘量完全能夠滿足實際電路的需求。

4.2 儲能電感L的參數選擇

穩壓電源工作時，流過電感的電流由直流平均值和紋波分量兩部分組成。紋波分量是三角波，設其增量為ΔI，則

則根據電感選擇公式[10]，得

因為開關頻率f為50kHZ，通過計算得電感L的值為50μH左右，在實際工程中為保證充分餘量，通常選用100μH/2A的電感，在實際製作的過程中發現自行繞制的電感效果不是太好，所以建議最好購買正規產商生產的電感。

4.3 濾波電容C的參數選擇

在VT導通的TON期間內，由濾波電容C 給負載供電，設此期間C上的電壓降為△U0（△U0為紋波電壓）。則

又                 

所以              

因為開關頻率f為50kHZ，同時為了盡量減小輸出電壓的紋波，所以濾波電容C取2200μF/50V，保證了充分的餘量。

4.4 續流二極體D的參數選擇

在電路中續流二極體的主要作用是開關管導通時，續流二極體D截止，電容C對負載供電；開關管關斷時，續流二極體D導通，Ui與電感L通過續流二極體D對電容器C充電，並同時對負載RL供電。所以D的最大反向電壓為U0，流過的最大電流是輸入電流II，此外續流二極體還需滿足開關頻率高，導通電阻小的要求，通常選用肖特基二極體，本電路選擇三端肖特基二極體MBR60100CT，其最大反向工作電壓為100V，最大工作電流為60A，保證了充分的餘量。

5 ．開關電源電路的測試與相關數據計算

5.1 實驗電路的原理圖繪制

5.2 實驗電路的PCB圖繪制

    在繪制PCB圖時，應盡量把電源線和地線布粗，這樣可以減少損耗，並且可以使電路過大電流。為了畫圖的方便以及節約空間，信號線則可以細點。另外，若焊接電路板時背面需要用導線連接，靠近輸入輸出處的導線應使用粗線，避免分流，反饋線可使用較細的導線。

5.3 實驗電路相關參數的測試

5.3.1 負載調整率（輸入電壓UI為10V，輸出電壓UO為20V）

                                                                           表5.3.1 負載調整率

所以負載調整率為：（20.00-19.59）/20≈2%。

5.3.2 電壓調整率（輸出電壓UO為20V，輸出端負載R不變）

                                                                       表5.3.2 電壓調整率

所以電壓調整率為：（20.15-19.86）/20=1.45%。

5.3.3 升壓電路的效率

                                                                  表5.3.3升壓電路的效率

5.4 實驗結果分析

綜上實驗數據可得，本升壓電路可以實現最高36V的輸出，最大輸出電流可達1.6A，效率高於86%，負載調整率約為2%，電壓調整率為1.45%，並且具有過壓保護和過流保護的能力。

6 ．總結

   本文介紹了一種基於TL494的DC-DC升壓型開關電源電路。在製作的過程中，採用非隔離型的DC-DC開關電源主電路，通過電壓反饋調節PWM波的占空比，實現輸出電壓的穩定。並通過對開關管T、儲能電感L、濾波電容C和續流二極體D的參數選擇，使該電路達到最佳的性能指標。最後，對電路的負載調整率、電壓調整率、效率進行測試。從實驗結果可得，該電路實現了從(15V~20V)到(18V~36V)的升壓功能，具有效率較高，良好的負載調整率和電壓調整率的特點，且性能穩定，抗干擾能力強。

參考文獻

[1] 李文才,魯傳峰.新一代開關電源發展趨勢[J].能源技術與管理.2008(05).

[2] 方舟.通信高頻開關電源的現狀及展望[J].電源世界,2008(10):35-37.

[3] 趙容,張波.同步整流關鍵技術及主要拓撲分析.電路與系統學報[N],2004,9(3):

100-104.

[4]  白炳良,周慰君.基於TL494開關電源的設計.大學物理實驗.2009(01).

[5]  林蔭宇.移相全橋零電壓PWM變換器的建模與模擬[J].重慶大學學報.2000,78-85.

[6]  鄒懷安,張銳.開關電源的PWM-PFM控制電路[J].電子質量.2004(03).

[7]  華偉.通信開關電源的五種PWM反饋控制模式研究[J].通信電源技術.2001(02).

[8]  沙占友,孟志永.開關電源專用晶元的選擇及其應用[J].電源技術應用.2012(05).

[9]  劉慧娟,黃權.開關電源效率的優化設計[J].聲屏世界.2015(S1).

[10] 毛景魁.鋰電池並聯的 Boost 升壓電路設計與模擬[J].實驗室研究與探索.2012(9): 214-218.

『肆』 自舉升壓電路的原理是這樣的

自舉升壓電路的原理：

舉個簡單的例子：有一個12V的電路，電路中有一個場效應管需要15V的驅動電壓，這個電壓弄出來就是用自舉。通常用一個電容和一個二極體，電容存儲電荷，二極體防止電流倒灌，頻率較高的時候，自舉電路的電壓就是電路輸入的電壓加上電容上的電壓，起到升壓的作用。

自舉電路只是在實踐中定的名稱，在理論上沒有這個概念。自舉電路主要是在甲乙類單電源互補對稱電路中使用較為普遍。

甲乙類單電源互補對稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達到Vcc的一半，但在實際的測試中，輸出電壓遠達不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個高於Vcc的電壓。所以採用自舉電路來升壓。

(4)升壓電源電路擴展閱讀：

充電過程

在充電過程中，開關閉合(三極體導通)，等效電路如圖二，開關(三極體)處用導線代替。這時，輸入電壓流過電感。

二極體防止電容對地放電。由於輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

放電過程：

當開關斷開(三極體截止)時的等效電路。當開關斷開(三極體截止)時，由於電感的電流 保持特性，流經電感的電流不會馬上變為0，而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。

而原來的電路已斷開，於是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電， 電容兩端電壓升高，此時電壓已經高於輸入電壓了。升壓完畢。

『伍』 下面哪幾類電源電路可實現升壓功能

一、穩壓電源

1、3～25V電壓可調穩壓電路圖

此穩壓電源可調范圍在3.5V～25V之間任意調節，輸出電流大，並採用可調穩壓管式電路，從而得到滿意平穩的輸出電壓。

工作原理：經整流濾波後直流電壓由R1提供給調整管的基極，使調整管導通，在V1導通時電壓經過RP、R2使V2導通，接著V3也導通，這時V1、V2、 V3的發射極和集電極電壓不再變化（其作用完全與穩壓管一樣）。調節RP，可得到平穩的輸出電壓，R1、RP、R2與R3比值決定本電路輸出的電壓值。

元器件選擇：變壓器T選用80W～100W，輸入AC220V，輸出雙繞組AC28V。FU1選用1A，FU2選用3A～5A。VD1、VD2選用 6A02。RP選用1W左右普通電位器，阻值為250K～330K，C1選用3300µF／35V電解電容，C2、C3選用0.1µF獨石電容，C4選用 470µF／35V電解電容。R1選用180～220Ω/0.1W～1W，R2、R4、R5選用10KΩ、1／8W。V1選用2N3055，V2選用 3DG180或2SC3953，V3選用3CG12或3CG80

2、10A3～15V穩壓可調電源電路圖

無論檢修電腦還是電子製作都離不開穩壓電源，下面介紹一款直流電壓從3V到15V連續可調的穩壓電源，最大電流可達10A，該電路用了具有溫度補償特性的，高精度的標准電壓源集成電路TL431，使穩壓精度更高，如果沒有特殊要求，基本能滿足正常維修使用，電路見下圖。

其工作原理分兩部分，第一部分是一路固定的5V1.5A穩壓電源電路。第二部分是另一路由3至15V連續可調的高精度大電流穩壓電路。第一路的電路非常簡單，由變壓器次級8V交流電壓通過硅橋QL1整流後的直流電壓經C1電解電容濾波後，再由5V三端穩壓塊LM7805不用作任何調整就可在輸出端產生固定的5V1A穩壓電源，這個電源在檢修電腦板時完全可以當作內部電源使用。第二部分與普通串聯型穩壓電源基本相同，所不同的是使用了具有溫度補償特性的，高精度的標准電壓源集成電路TL431，所以使電路簡化，成本降低，而穩壓性能卻很高。圖中電阻R4，穩壓管TL431，電位器R3組成一個連續可調得恆壓源，為BG2基極提供基準電壓，穩壓管TL431的穩壓值連續可調，這個穩壓值決定了穩壓電源的最大輸出電壓，如果你想把可調電壓范圍擴大，可以改變R4 和R3的電阻值，當然變壓器的次級電壓也要提高。變壓器的功率可根據輸出電流靈活掌握，次級電壓15V左右。橋式整流用的整流管QL用15－20A硅橋，結構緊湊，中間有固定螺絲，可以直接固定在機殼的鋁板上，有利散熱。調整管用的是大電流NPN型金屬殼硅管，由於它的發熱量很大，如果機箱允許，盡量購買大的散熱片，擴大散熱面積，如果不需要大電流，也可以換用功率小一點的硅管，這樣可以做的體積小一些。濾波用50V4700uF電解電容C5和C7分別用三隻並聯，使大電流輸出更穩定，另外這個電容要買體積相對大一點的，那些體積較小的同樣標注50V4700uF盡量不用，當遇到電壓波動頻繁，或長時間不用，容易失效。最後再說一下電源變壓器，如果沒有能力自己繞制，有買不到現成的，可以買一塊現成的200W以上的開關電源代替變壓器，這樣穩壓性能還可進一步提高，製作成本卻差不太多，其它電子元件無特殊要求，安裝完成後不用太大調整就可正常工作。

『陸』 開關電源升壓電路問題

任何開關電源，都必須有穩壓措施，通過對輸出電壓取樣，提供負反饋信號，去調整開關管的導通占空比，起到穩定輸出電壓的目的。
像你的這個電路，如果沒有穩壓措施，輸出電壓當然會不斷的升高，直至擊穿輸出濾波電容，或者擊穿續流二極體，甚至擊穿開關管。