升压电源电路

『壹』 想知道这个电路是如何实现升压的

升压电路是一种能够将低电压升高到高电压的电路，它实现了电能的转换。在最基本的升压电路中，电压输入端与输出端之间通过一个变压器来实现升压。

变压器工作原理

变压器是一种利用电磁感应原理互相作用的电器。变压器内部主要由两个线圈，即主线圈和副脊脊告线圈组成。当主线圈中有电流通过时，就会产生磁场。这个磁场会穿过变压器的磁心并感应出副线圈中的电动势，从而产生输出电压。

如果在变压器两侧的线圈匝数不同，那么输出电压就会比输入电压高。这个电压增加的倍数就称为变压器的变比。例如，如果变压器的变比为2:1，那么在输入电压为10V的情况下，输出电压就会是20V。

升压电路基本原理

在升压电路中，变压器是关键元件。在这个电路中，低电压的输入野哪端连接到变压器的主线圈上，而高电压的输出端连接到副线圈上。通常情况下，在低压一端的电源提供直流电，而变压器则将这个电压升高到更高的值，使得高压输出端可以向电路中提供电能。

通过控制变压器的变比，就可以调节输出电压的大小。同时，升压电路还樱明可以配备额外的电容、电感以及二极管等元件，以达到更好的电路效果。

需要注意的是，升压电路中的重要元件，如变压器在使用时应该注意适当的选型和安全性。同时，还需要根据电路需求设计合适的保护电路，以确保电路的安全性和稳定性。

『贰』 12V电源升压到36V和50V的电路

如果是交流电压升压，那非常简单，只要选择变比合适的变压器就行（1：3和1：4.17）。

如果是直流电压升压，从12V升到36V很容易，可用的开关稳压器件很多，例如CS5171、CS5172、CS5173、CS5174、NCV5171、NCV33063、MC33063、MC33163等，一般升压上限可以到40V，但是升到50V电压的开关稳压器基本见不到。

下图是CS5171、CS5173的36V输出实用电路应用图，其最大输出电流1.5A，输入电压范围2.7V~30V，二极管型号是MBRS120T3（肖特基二极管）。

『叁』 基于TL494的DC-DC升压型开关电源

李睿智

学号19021211293

【嵌牛导读】随着科技的高速发展，电子产品与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子产品都离不开可靠的电源。开关电源则以功耗小、效率高、体积小、重量轻的优势成为研究的热门。因此，提高对开关电源的研究就显得至关重要了。本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路，该电路采用TL494电源控制芯片及其外围电路产生PWM波，并通过PWM波的占空比控制开关管的导通时间，实现不同电压的稳定输出。经过初步的计算，合理的选择了电路中的开关管，储能电感，滤波电容和续流二极管的参数。实验结果证明，该升压电路的效率高于80%，具有良好的电压调整率和负载调整率。

【嵌牛鼻子】DC-DC升压型开关电源、PWM波、开关管

【嵌牛提问】电子产品在人类的生活中起着日益重要的作用，而电子产品都离不开可靠的电源，如何设计制作出既安全、效率又高的电源呢？这成为人们越来越关心的话题。

【嵌牛正文】

1 ．引言

随着现代电子技术的迅速发展，电子产品对电源的要求也越来越高。电源的发展经历了从线性电源、相控电源再到开关电源的发展历程，而开关电源则以其开关频率高、体积小、效率高、可靠性高等特点占据着主导地位[1]。1955 年美国的罗耶 ( Roger G H)首次提出了自激振荡推挽晶体管直流变换器[2]，为开关电源的研究打下了理论基础。20世纪60年代，各种开关电源的拓扑电路已经较为成熟。改革开放以后，我国的开关电源技术也得到了长足的进步，并向着高频化、高效率，模块化等特点发展。

该电路选用TL494电源芯片作为整个电路的控制器，并搭建其外围电路，构成产生PWM波的控制电路。通过调节PWM波的占空比控制开关管的关断导通时间，从而达到升压的目的。最后，通过对开关管，储能电感，滤波电容和续流二极管参数的优化，使电路具有较高的效率，良好的电压调整率和负载调整率。

2 ．DC-DC升压型开关电源的基本原理

2.1 DC-DC开关电源的种类

开关电源的种类很多，按输入/输出有无隔离的角度，可以分为隔离式与非隔离式两大类型。隔离型的DC-DC开关电源可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等，非隔离型的又可分为降压式、升压式、极性反转式等[3]。本电路为非隔离型的DC-DC开关电源。

2.2 DC-DC开关电源的主电路

图2.2所示是DC-DC升压型开关电源的主电路，它的主要构成元器件包括开关管T，储能电感L、续流二极管D和滤波电容C[4]。

该电路采用的是并联式的结构，既在主回路中开关管T与输出端负载RL并联。由PWM波控制开关管的关断导通时间，高电平时开关管导通，由于导通压降很小，所以续流二极管D截止，此时Ui通过开关管对电感器L充电，负载RL靠电容C中存储的电能供电。低电平时开关管关断，此时续流二极管D导通，Ui与电感器L产生的感应电势正向叠加后，通过续流二极管D对电容器C充电，并同时对负载RL供电。

由以上分析可见，并联式的开关电源电路可以使输出电压高于输入电压，既可实现DC-DC升压的功能。

2.3 DC-DC 开关电源的调制方式

2.3.1 脉冲频率调制

脉冲频率调制PFM（全称为Pulse Frequency Molation），是指脉冲宽度不变，只通过调节工作频率的方式来改变占空比[5]。这种脉冲调制方式电路复杂，难以实现。

2.3.2 脉冲宽度调制

脉冲宽度调制PWM（全称为Pulse Width Molation），是指脉冲频率不变，只通过改变脉冲宽度的方式来改变占空比[6]。

这种脉冲调制方式常用在开关型的稳压电路中，在不改变电路输出PWM波频率的情况下，通过电压反馈电路，调节输出PWM波的宽度[7]。电压反馈电路的工作原理是：当输入电压增大时，取样电阻输出的采样电压也将增大，并在比较放大器和基准电压进行比较，通过放大器输出的信号去控制PWM产生器，使输出脉冲占空比减小，输出电压保持稳定。反之，当输入电压减小时，PWM产生器输出脉冲占空比增大，输出电压仍可以保持稳定。

3 ．电源控制芯片TL494及其外围电路的设计

3.1 集成脉宽调制芯片TL494的介绍

如图3.1所示为TL494芯片的引脚图和内部结构，TL494是一种固定频率脉宽调制集成电路，内部集成了大部分的脉宽调制电路，几乎包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于各种开关电源中[8]。其内部置有两个误差放大器，1、2 引脚为误差放大器1的正负输入端，16、15 引脚为误差放大器2的正负输入端。3引脚为相位校正和增益控制端，4引脚为死区电平控制端。其内置有线性锯齿波振荡器，5、6引脚处可外置一个电容和一个电阻两个振荡元件。7引脚为接地，8、9引脚分别为三极管Q1的集电极和发射极，10、11引脚分别为三极管Q2的发射极和集电极，12引脚为电源VCC,13引脚为输出PWM波模式控制端，14引脚为内部5V基准电压输出端。

  3.2 TL494芯片的外围电路

其工作频率可通过外接电阻RT和外接电容CT确定。其计算公式如下:

                                              f=1.1/（RT˙CT）

电阻RT的值选为22kΩ，电容CT的值选为1nF，计算得工作频率为50kHZ，既输出PWM波的频率50kHZ。

13引脚为输出PWM波模式控制端，当该引脚为高电平时，两个三极管推挽输出，最大占空比只有48%。为了提高输出能力，将13引脚接地，这使得触发器不起作用，两个三极管输出相同，最大占空比可达到96%。为了提高驱动能力，将两个三级管并联输出，8、11引脚接电源，9、10引脚并联后作为PWM波输出端。

1引脚为反馈信号输入端，为了保持输出电压的稳定性，将该引脚接到电路的输出端，同时将2引脚接入参考电压，参考电压的值由14引脚的5V基准电压经过电阻R3，RP2和R4组成的分压电路提供，一般调节可调电阻RP2的值，使参考电压的值在2.2V-2.3V之间。2、3引脚之间的C2、R5和R6构成的RC网络，可调节误差放大器1的增益和改善开关电源的动态性能，16引脚用作过流保护的输入端，可直接将地反馈给该引脚，使过流保护的作用更佳。

4 ．开关电源主要元器件参数的选择

4.1 开关管T的参数选择

    开关管T在电路中承受的最大电压是1.1×1.2U0（U0为输出电压），在实际工程中选择开关管时，应保证有足够的余量，通常选择2~3倍的1.1×1.2U0。开关管T的最大工作电流，通常选择2~3倍的Ii（Ii为输入电压）[9]。在综合考虑开关管的最高开关频率，导通电阻和驱动电路等关键指标的情况下，本电路选择TP75N75，该开关管的最大VDS=75V，最大ID=75A，导通电阻仅8mΩ，其余量完全能够满足实际电路的需求。

4.2 储能电感L的参数选择

稳压电源工作时，流过电感的电流由直流平均值和纹波分量两部分组成。纹波分量是三角波，设其增量为ΔI，则

则根据电感选择公式[10]，得

因为开关频率f为50kHZ，通过计算得电感L的值为50μH左右，在实际工程中为保证充分余量，通常选用100μH/2A的电感，在实际制作的过程中发现自行绕制的电感效果不是太好，所以建议最好购买正规产商生产的电感。

4.3 滤波电容C的参数选择

在VT导通的TON期间内，由滤波电容C 给负载供电，设此期间C上的电压降为△U0（△U0为纹波电压）。则

又                 

所以              

因为开关频率f为50kHZ，同时为了尽量减小输出电压的纹波，所以滤波电容C取2200μF/50V，保证了充分的余量。

4.4 续流二极管D的参数选择

在电路中续流二极管的主要作用是开关管导通时，续流二极管D截止，电容C对负载供电；开关管关断时，续流二极管D导通，Ui与电感L通过续流二极管D对电容器C充电，并同时对负载RL供电。所以D的最大反向电压为U0，流过的最大电流是输入电流II，此外续流二极管还需满足开关频率高，导通电阻小的要求，通常选用肖特基二极管，本电路选择三端肖特基二极管MBR60100CT，其最大反向工作电压为100V，最大工作电流为60A，保证了充分的余量。

5 ．开关电源电路的测试与相关数据计算

5.1 实验电路的原理图绘制

5.2 实验电路的PCB图绘制

    在绘制PCB图时，应尽量把电源线和地线布粗，这样可以减少损耗，并且可以使电路过大电流。为了画图的方便以及节约空间，信号线则可以细点。另外，若焊接电路板时背面需要用导线连接，靠近输入输出处的导线应使用粗线，避免分流，反馈线可使用较细的导线。

5.3 实验电路相关参数的测试

5.3.1 负载调整率（输入电压UI为10V，输出电压UO为20V）

                                                                           表5.3.1 负载调整率

所以负载调整率为：（20.00-19.59）/20≈2%。

5.3.2 电压调整率（输出电压UO为20V，输出端负载R不变）

                                                                       表5.3.2 电压调整率

所以电压调整率为：（20.15-19.86）/20=1.45%。

5.3.3 升压电路的效率

                                                                  表5.3.3升压电路的效率

5.4 实验结果分析

综上实验数据可得，本升压电路可以实现最高36V的输出，最大输出电流可达1.6A，效率高于86%，负载调整率约为2%，电压调整率为1.45%，并且具有过压保护和过流保护的能力。

6 ．总结

   本文介绍了一种基于TL494的DC-DC升压型开关电源电路。在制作的过程中，采用非隔离型的DC-DC开关电源主电路，通过电压反馈调节PWM波的占空比，实现输出电压的稳定。并通过对开关管T、储能电感L、滤波电容C和续流二极管D的参数选择，使该电路达到最佳的性能指标。最后，对电路的负载调整率、电压调整率、效率进行测试。从实验结果可得，该电路实现了从(15V~20V)到(18V~36V)的升压功能，具有效率较高，良好的负载调整率和电压调整率的特点，且性能稳定，抗干扰能力强。

参考文献

[1] 李文才,鲁传峰.新一代开关电源发展趋势[J].能源技术与管理.2008(05).

[2] 方舟.通信高频开关电源的现状及展望[J].电源世界,2008(10):35-37.

[3] 赵容,张波.同步整流关键技术及主要拓扑分析.电路与系统学报[N],2004,9(3):

100-104.

[4]  白炳良,周慰君.基于TL494开关电源的设计.大学物理实验.2009(01).

[5]  林荫宇.移相全桥零电压PWM变换器的建模与仿真[J].重庆大学学报.2000,78-85.

[6]  邹怀安,张锐.开关电源的PWM-PFM控制电路[J].电子质量.2004(03).

[7]  华伟.通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究[J].通信电源技术.2001(02).

[8]  沙占友,孟志永.开关电源专用芯片的选择及其应用[J].电源技术应用.2012(05).

[9]  刘慧娟,黄权.开关电源效率的优化设计[J].声屏世界.2015(S1).

[10] 毛景魁.锂电池并联的 Boost 升压电路设计与仿真[J].实验室研究与探索.2012(9): 214-218.

『肆』 自举升压电路的原理是这样的

自举升压电路的原理：

举个简单的例子：有一个12V的电路，电路中有一个场效应管需要15V的驱动电压，这个电压弄出来就是用自举。通常用一个电容和一个二极管，电容存储电荷，二极管防止电流倒灌，频率较高的时候，自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容上的电压，起到升压的作用。

自举电路只是在实践中定的名称，在理论上没有这个概念。自举电路主要是在甲乙类单电源互补对称电路中使用较为普遍。

甲乙类单电源互补对称电路在理论上可以使输出电压Vo达到Vcc的一半，但在实际的测试中，输出电压远达不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一个高于Vcc的电压。所以采用自举电路来升压。

(4)升压电源电路扩展阅读：

充电过程

在充电过程中，开关闭合(三极管导通)，等效电路如图二，开关(三极管)处用导线代替。这时，输入电压流过电感。

二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程：

当开关断开(三极管截止)时的等效电路。当开关断开(三极管截止)时，由于电感的电流 保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。

而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电， 电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。

『伍』 下面哪几类电源电路可实现升压功能

一、稳压电源

1、3～25V电压可调稳压电路图

此稳压电源可调范围在3.5V～25V之间任意调节，输出电流大，并采用可调稳压管式电路，从而得到满意平稳的输出电压。

工作原理：经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极，使调整管导通，在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通，接着V3也导通，这时V1、V2、 V3的发射极和集电极电压不再变化（其作用完全与稳压管一样）。调节RP，可得到平稳的输出电压，R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。

元器件选择：变压器T选用80W～100W，输入AC220V，输出双绕组AC28V。FU1选用1A，FU2选用3A～5A。VD1、VD2选用 6A02。RP选用1W左右普通电位器，阻值为250K～330K，C1选用3300µF／35V电解电容，C2、C3选用0.1µF独石电容，C4选用 470µF／35V电解电容。R1选用180～220Ω/0.1W～1W，R2、R4、R5选用10KΩ、1／8W。V1选用2N3055，V2选用 3DG180或2SC3953，V3选用3CG12或3CG80

2、10A3～15V稳压可调电源电路图

无论检修电脑还是电子制作都离不开稳压电源，下面介绍一款直流电压从3V到15V连续可调的稳压电源，最大电流可达10A，该电路用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，使稳压精度更高，如果没有特殊要求，基本能满足正常维修使用，电路见下图。

其工作原理分两部分，第一部分是一路固定的5V1.5A稳压电源电路。第二部分是另一路由3至15V连续可调的高精度大电流稳压电路。第一路的电路非常简单，由变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压经C1电解电容滤波后，再由5V三端稳压块LM7805不用作任何调整就可在输出端产生固定的5V1A稳压电源，这个电源在检修电脑板时完全可以当作内部电源使用。第二部分与普通串联型稳压电源基本相同，所不同的是使用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，所以使电路简化，成本降低，而稳压性能却很高。图中电阻R4，稳压管TL431，电位器R3组成一个连续可调得恒压源，为BG2基极提供基准电压，稳压管TL431的稳压值连续可调，这个稳压值决定了稳压电源的最大输出电压，如果你想把可调电压范围扩大，可以改变R4 和R3的电阻值，当然变压器的次级电压也要提高。变压器的功率可根据输出电流灵活掌握，次级电压15V左右。桥式整流用的整流管QL用15－20A硅桥，结构紧凑，中间有固定螺丝，可以直接固定在机壳的铝板上，有利散热。调整管用的是大电流NPN型金属壳硅管，由于它的发热量很大，如果机箱允许，尽量购买大的散热片，扩大散热面积，如果不需要大电流，也可以换用功率小一点的硅管，这样可以做的体积小一些。滤波用50V4700uF电解电容C5和C7分别用三只并联，使大电流输出更稳定，另外这个电容要买体积相对大一点的，那些体积较小的同样标注50V4700uF尽量不用，当遇到电压波动频繁，或长时间不用，容易失效。最后再说一下电源变压器，如果没有能力自己绕制，有买不到现成的，可以买一块现成的200W以上的开关电源代替变压器，这样稳压性能还可进一步提高，制作成本却差不太多，其它电子元件无特殊要求，安装完成后不用太大调整就可正常工作。

『陆』 开关电源升压电路问题

任何开关电源，都必须有稳压措施，通过对输出电压取样，提供负反馈信号，去调整开关管的导通占空比，起到稳定输出电压的目的。
像你的这个电路，如果没有稳压措施，输出电压当然会不断的升高，直至击穿输出滤波电容，或者击穿续流二极管，甚至击穿开关管。