如果需要從低電壓生成高電壓，可采用升壓轉換器。它是三種基本開(kāi)關(guān)穩壓器拓撲中的一種，僅需兩個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電感以及輸入和輸出電容。除了升壓轉換器以外，其他基本拓撲結構還包括降壓轉換器和反相降壓-升壓轉換器。圖1顯示了升壓轉換器的原理圖。在導通期間，開(kāi)關(guān)S1閉合，電能存儲在線(xiàn)圈L中，電感電流隨輸入電壓與地電位之間的差值線(xiàn)性增加；也就是說(shuō)，隨輸入電壓而增加，在關(guān)斷期間，當S1開(kāi)啟且S2閉合時(shí)，存儲在電感中的電能提供至輸出端。電感兩端的電壓在此時(shí)間段內等于輸出電壓減去輸入電壓。

圖 1. 用于從低電壓生成高電壓的升壓拓撲

要使這種相互作用生效，必須具有足夠的時(shí)間供電感充電和放電。通過(guò)控制環(huán)路時(shí)，可以進(jìn)行如下想象：當輸出端需要更多電能時(shí)，必須從輸入端獲取更多的電能傳送至輸出端。因此，必須有更多的電能臨時(shí)存儲在電感中，開(kāi)關(guān)S1也需要更長(cháng)的導通時(shí)間。然而，對固定開(kāi)關(guān)頻率而言，這導致可用于從電感獲得電能的關(guān)斷時(shí)間更短。因此，輸出電壓降至設定目標值以下，這對升壓拓撲來(lái)說(shuō)尤其是一種限制。采用該拓撲，輸出電壓超出可用輸入電壓的水平受到限制。在典型應用中，這一zui大升壓因數介于3至7之間。

圖2所示的曲線(xiàn)說(shuō)明了zui大可能升壓因數與對應占空比之間的典型關(guān)系。具體曲線(xiàn)依據升壓轉換器輸出端的負載電阻與電感的直流電阻之間的關(guān)系而變化。圖2所示的示意圖選用的負載電阻為100Ω。對于48V的輸出電壓而言，這相當于480mA的負載電流。當電感的串聯(lián)電阻（DCR）對應2Ω時(shí)，可能實(shí)現的zui大升壓因數只比3略高一點(diǎn)。當DCR為1Ω時(shí)，可實(shí)現的升壓因數略高于5。如果需要更高的升壓因數，必須選擇具有zui低串聯(lián)電阻值的電感。

圖2.zui大可能升壓因數取決于電感電阻DCR（直流電阻）

如果應用中需要更高的升壓因數，那么兩級式概念也是一種選擇。ADI的新型LTC7840在單芯片中包含兩個(gè)升壓控制器，可輕松實(shí)現兩級式升壓概念。圖3顯示了一個(gè)從12V電源電壓升壓至240V輸出電壓的例子。兩個(gè)升壓級可分步提升電壓，使每一 級僅需將電壓提升4.5倍左右。

圖3.用于從低輸入電壓生成極高輸出電壓的兩級式概念

結論

本文介紹了一個(gè)兩級式概念，它可實(shí)現比單級式概念高得多的升壓因數。當然，也可選擇基于變壓器的拓撲以顯著(zhù)提高輸入電壓。例如，反激式轉換器就是一種常見(jiàn)拓撲。但是，如果無(wú)需電流隔離，兩級式升壓概念與反激式轉換器相比則具有一些優(yōu)勢。它無(wú)需又大又貴的變壓器，因為開(kāi)關(guān)頻率不再受限于變壓器磁芯中的損耗，并且電源負載是連續負載而非脈沖負載。因此，在許多應用的選擇過(guò)程中應考慮兩級式升壓概念。