直流升壓器,直流升壓模塊的工作原理-KIA MOS管

直流升壓器

直流升壓器是一種將直流電壓升高的電力電子設(shè)備，直流升壓器通過高頻振蕩產(chǎn)生低壓脈沖，經(jīng)脈沖變壓器升壓后，再通過整流和濾波獲得所需的高壓直流電。其輸出電壓通常高于輸入電壓，屬于DC/DC轉(zhuǎn)換器的一種類型。

升壓模塊部分組成

輸入電壓 ：這是整個(gè)電路的能量來源，通常為一個(gè)較低的直流電壓。

開關(guān)管 ：這是控制輸入電壓通斷的關(guān)鍵元件。開關(guān)管（如MOSFET或BJT晶體管）通過快速開關(guān)實(shí)現(xiàn)輸入電壓的高頻脈沖，是升壓過程的核心。

儲(chǔ)能元件 ：通常采用電感或電容作為儲(chǔ)能元件，用于儲(chǔ)存開關(guān)管通斷時(shí)產(chǎn)生的能量。電感在充電過程中儲(chǔ)存電能，在放電過程中釋放電能，從而實(shí)現(xiàn)電壓的升高。

二極管 ：在升壓電路中，二極管起到防止電流倒流的作用，確保電能在正確的路徑上流動(dòng)。

濾波電容 ：用于平滑輸出電壓，減少電壓波動(dòng)和噪聲。

升壓變壓器 （在某些設(shè)計(jì)中）：雖然不是所有DC-DC升壓模塊都包含升壓變壓器，但在一些設(shè)計(jì)中，升壓變壓器用于進(jìn)一步增加輸出電壓，其匝數(shù)比的設(shè)計(jì)決定了輸出電壓的大小。

升壓模塊工作過程

DC-DC升壓模塊的工作過程主要分為兩個(gè)階段：充電階段和放電階段。

充電階段 ：

當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓施加到電感上，電感開始儲(chǔ)存電能。此時(shí)，電感上的電流以一定的比率線性增加，這個(gè)比率與電感的大小有關(guān)。

同時(shí)，電容向負(fù)載提供能量，以維持輸出電壓的穩(wěn)定。

放電階段 ：

當(dāng)開關(guān)管斷開時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)立即變?yōu)榱悖蔷徛陆怠?/span>

在這個(gè)過程中，電感開始釋放儲(chǔ)存的能量，通過二極管給電容充電。此時(shí)，電容兩端的電壓升高，且由于電感的貢獻(xiàn)，這個(gè)電壓高于輸入電壓。

電容繼續(xù)向負(fù)載提供能量，維持輸出電壓的穩(wěn)定。

這個(gè)過程不斷重復(fù)，通過開關(guān)管的快速通斷和電感的能量傳遞，DC-DC升壓模塊能夠在輸入電壓較低的情況下輸出較高的直流電壓。

DC-DC升壓電路原理圖

1.5V升至5V的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器：

1.5V直流電源

180uH電感（1個(gè)）

1個(gè)1N3491二極管

1個(gè)33uF電容

一個(gè)150Ω電阻

一個(gè)MOSFET或JFET開關(guān)晶體管

一個(gè)PWM源，例如Arduino Uno或555定時(shí)器，能夠產(chǎn)生50KHz、5V、75%占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。

在升壓電路中，通過一個(gè)MOSFET或JFET開關(guān)晶體管與150Ω電阻的配合，以及PWM源產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)DC-DC升壓功能。33uF電容則用于穩(wěn)定電路中的電壓。

DC-DC升壓電路通過巧妙的設(shè)計(jì)和組件協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了將直流電壓升至更高水平的轉(zhuǎn)換。其中，MOSFET或JFET開關(guān)晶體管與150Ω電阻的配合，以及由PWM源發(fā)出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，共同構(gòu)成了升壓電路的核心。此外，33uF電容在電路中扮演著穩(wěn)定電壓的重要角色，確保輸出電壓的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

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