本文介紹電感式DC-DC的升壓器原理，屬于基礎性質(zhì)，適合那些對電感特性不了解，但同時(shí)又對升壓電路感興趣的同學(xué)。
想要充分理解電感式升壓原理，就必須知道電感的特性，包括電磁轉換與磁儲能。
我們先來(lái)觀(guān)察下面的圖:
這個(gè)圖是電池對一個(gè)電感(線(xiàn)圈)通電，電感有一個(gè)特性---電磁轉換，電可以變成磁，磁也可以變回電。當通電瞬間，電會(huì )變?yōu)榇挪⒁源诺男问絻Υ嬖陔姼袃?。而斷電瞬磁?huì )變成電，從電感中釋放出來(lái)。
然而問(wèn)題來(lái)了，斷電后，回路已經(jīng)斷開(kāi)，電流無(wú)處可以，磁如何轉換成電流呢?很簡(jiǎn)單，電感兩端會(huì )出現高壓，如果電感線(xiàn)圈的自感系數很大，那么自感電動(dòng)勢就會(huì )很大，在很大的電勢差之間的空隙，會(huì )產(chǎn)生很強的電場(chǎng)，甚至會(huì )擊穿空氣，發(fā)生放電現象。附近若有人，會(huì )對其造成一定危險，如果附近有易燃物質(zhì)，就有發(fā)生著(zhù)火的危險。
這樣，我們也理解了電感的第 二個(gè)特性----升壓特性。當回路斷開(kāi)時(shí)，電感內的能量會(huì )以高電壓的形式變換回電。
現在對以上的內容作一下小結：
下面是正壓發(fā)生器，你不停地扳動(dòng)開(kāi)關(guān)，從圖中節點(diǎn)處可以得到無(wú)窮高的正電壓。電壓到底升到多高，取決于你在二極管的另一端接了什么東西讓電流有處可去。如果什么也不接，電流就無(wú)處可去，于是電壓會(huì )升到足夠高，將開(kāi)關(guān)擊穿，能量以熱的形式消耗掉。
上面說(shuō)的都是理論，現在來(lái)點(diǎn)實(shí)際的電路，看看DC-DC升壓電路的zui小系統到底是什么樣子。
你可以清楚看到演變，電路中把開(kāi)關(guān)換成了三極管，用固定頻率的方波控制三極管的開(kāi)關(guān)就能實(shí)現升壓。不要小看這兩個(gè)圖，事實(shí)上，所有開(kāi)關(guān)電源都是由這兩個(gè)圖組合變換而來(lái)的。
說(shuō)一下磁飽合問(wèn)題。
我們已經(jīng)知道電感可以?xún)Υ婺芰?，將能量以磁?chǎng)方式保存，但能存多少，存滿(mǎn)之后會(huì )發(fā)生什么情況呢?
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zui大磁通量，這個(gè)參數表示電感能存多少能量，根據這個(gè)參數你可以算出一個(gè)電感要提供n伏m安電流時(shí)必須工作于多高的頻率下。
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存滿(mǎn)之后會(huì )如何？這就是磁飽合的問(wèn)題。飽合之后，電感失去一切電感應有的特性，變成一純電阻，并以熱形式消耗掉能量。
PL2303的內部結構
電感的選擇：
PL2303的工作頻率高達 300KHz，目的是為了能夠減小外部電感尺寸， 只需要 4.7uH 以上的電感就可以保證正常工作， 但是輸出端如果需要輸出大電流負載（例如：輸出電流大于 50mA），為了提高工作效率，建議使用較大電感。綜合考慮，建議使用47uH、 寄生串聯(lián)電阻小于 0.5Ω 的電感。如果需要提高大負載時(shí)的效率， 則需要使用更大電感值、更小寄生電阻值的電感。
用于整流的二極管對DC- DC 的效率影響很大，雖然普通的二極管也能使電路工作正常，但是會(huì )降低 5~10%的效率，所以建議使用正向導通電壓低、反應時(shí)間快的肖特基二極管，如 1N5817、1N5819、 1N5822 等。
只要電源穩定，即使沒(méi)有輸入濾波電容，電路也可以輸出低紋波、低噪聲的電流電壓。但是當電源距離 DC-DC電路較遠，建議在 DC-DC 的輸入端就近加上 10uF 以上的濾波電容，用于減小輸出噪聲。
焦耳神偷電路是一個(gè)簡(jiǎn)約的自激振蕩升壓電路，成本低、易制作。它可以榨干一節廢舊干電池上的所有能量，即使是那些在其它電路中已經(jīng)被認為沒(méi)電的電池。在制作焦耳神偷電路時(shí)，一定要注意兩個(gè)電感的方向相反。
通常1.5V的干電池用完之后還會(huì )有1.1V左右的電壓，說(shuō)明此時(shí)電池內還有能量，只不過(guò)內阻已經(jīng)變的很大，輸出電流很微弱，已經(jīng)無(wú)法驅動(dòng)一般的電路，更無(wú)法點(diǎn)亮LED。而焦耳神偷電路可以通過(guò)磁感線(xiàn)圈產(chǎn)生高頻脈沖電壓，使LED導通，通過(guò)調整合適的參數，可以將電池電壓升高10-100倍以上。
焦耳神偷原理
1. 電流經(jīng)L1流入BJT的基極，使BJT開(kāi)始導通，集電極產(chǎn)生電流，集電極端的線(xiàn)圈L2產(chǎn)生變化磁通量，使基極線(xiàn)圈L1感應出電動(dòng)勢，并正向加在BJT的基極上。
2. 基極電流由于加了電動(dòng)勢而增大，使BJT集電極電流進(jìn)一步增加，這個(gè)正反饋將持續，直到BJT飽和，基極電流的變化無(wú)法再引起集電極電流的變化。
3. 因為集電極電流不再變化，所以基極線(xiàn)圈L1不再產(chǎn)生更多的電動(dòng)勢，基極電流開(kāi)始減小。
4. 集電極線(xiàn)圈上的電流開(kāi)始減小，儲存在磁芯上的能量開(kāi)始崩潰，這在兩個(gè)線(xiàn)圈上都產(chǎn)生了與原來(lái)方向相反的電動(dòng)勢，在基極線(xiàn)圈L1上，使BJT截止。集電極線(xiàn)圈L2上的感應電動(dòng)勢被傳送給LED。要注意，此時(shí)L2感應出來(lái)的電動(dòng)勢遠遠高于電源電壓，可以達到10到100倍以上。
5. LED導通后，電感開(kāi)始放電，電流逐漸穩定，當小于LED導通電壓時(shí)，右邊支路斷路，電流重新從對左邊電感充電，如此反復。
下圖是用兩個(gè)色環(huán)電感構成的焦耳神偷電路。
