相信很多電子工程師都會接觸到各種各樣的電路，根據(jù)不同的要求來設計不同的電路，那么很多時候也會接觸到DC-DC電路，那么你知道怎么設計嗎?那就讓我?guī)ьI大家來學習一下吧。

DC-DC轉換器分為三類：Boost升壓型DC-DC轉換器、BUCK降壓型DC-DC轉換器以及 Boost-BUCK升降壓型DC-DC轉換器三種，如果電路低壓采用DC-DC轉換電路，應該是Boost升壓型DC-DC轉換電路，并且輸入電壓、輸出電壓都是直流電壓，而且輸入電壓比輸出電壓低，基本拓撲結構如圖

對于剛剛開始接觸和學習電路設計的新人來說，扎實的了解和掌握DC-DC變換器的運行情況，是非常有必要的。在平時的工作中，升壓式DC-DC變換器作為一種比較常見的能量轉換器，常常被應用在電力、光伏變電等系統(tǒng)中。本文將會就該種DC-DC變換器的電路運行原理，進行簡要的分析和介紹，希望能夠對各位設計人員的工作有所幫助。

工作原理分為兩個步驟：

步驟一：開關管閉合(MOS管導通，相當于一根導線)，這時輸入的直流電壓流過電感L。二極管D1作用是防止電容C對地放電，同時起到續(xù)流作用。由于輸入的電壓是直流電，因此電感上的電流以一定的比率線性的增加，這個比率跟電感因素有關，隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

這里我們以最基礎的升壓式DC-DC變換器作為對象進行分析，以便于大家理解。在正常工作的前提下，該種轉換器的工作電路主要由升壓電路及電壓調節(jié)電路兩大部分組成，下面我們將會分別為設計研發(fā)人員進行這兩大部分電路的工作運行情況介紹。

步驟二：，當開關管斷開時候，由于電感的電流不能突變，也就是說流經電感L的電流不會馬上變?yōu)榱?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)榱?，這需要一個過程，而原來的電路回路已經斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容C2充電，電容兩端電壓升高，此時電壓已經高于輸入電壓了，升壓過程中，電容要足夠大，這樣在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續(xù)的電流，這兩個步驟不斷重復，在輸出兩端就得到高于輸入電壓的電壓。

電感式DC-DC的升壓器原理

電感是我們在變壓器設計當中較長使用的一種元件，它的主要作用是把電能轉化為磁能再存儲起來。需要注意的是，雖然電感的結構類似于變壓器，但是其只有一個繞組。本篇文章主要介紹了電感式DC-DC的升壓器原理，并且本文屬于基礎性質，適合那些對電感的特性并不了解，但同時又對升壓器感興趣的朋友們。文中的一些原理性知識都能在網上查到，所以這里就不多家贅述了。

該種升壓DC-DC轉換器的升壓電路圖，該種升壓電路由輸出方波(脈沖)的振蕩器、開關管vT、儲能元件電感器L、單向導通二極管VD及儲能元件電容器C組成。由于開關管工作于開關狀態(tài)，可用開關s來表示示。

想要充分理解電感式升壓原理，我們就必須首先知道電感的特性，包括電磁的轉換與磁儲能。這兩點非常重要，因為我們所需要的所有參數(shù)都是由這兩個特性引出來的。各位朋友都知道，上圖是電磁鐵，一個電池對一個線圈通電。有人可能會奇怪，這么簡單的圖有什么好分析的呢?我們就是要用這張簡單的圖來分析它通電和斷電的瞬間發(fā)生了什么。線圈(以后叫作電感了)有一個特性---電磁轉換，電可以變成磁，磁也可以變回電。當通電瞬間，電會變?yōu)榇挪⒁源诺男问絻Υ嬖陔姼袃?。而斷電瞬磁會變成電，從電感中釋放出來?

在轉換器正常運行的狀態(tài)下，當振蕩器輸出脈沖高電平時，開關管vT導通，相當于開關閉合，其發(fā)生過程如圖2所示。此時，輸入電壓VI經電感器L及開關s到地形成電感電流iL，其運行過程如圖3所示。到開關管關閉時，電感器電流到最大值PK， 電感器中儲存了能量。在開關管上有極小的導通電阻RDS(on)，所以開關管上有一個小的管壓降Von(sw)。

前面我說過了，電感內的磁能會在電感斷電時重新變回電，然而問題來了：此時回路已經斷開，電流無處可以，磁如何能轉換成電流呢?很簡單，電感兩端會出現(xiàn)高壓!電壓有多高呢?無窮高，直到擊穿任何阻擋電流前進的介質為止。這里我們了解了電感的第二個特性----升壓特性。當回路斷開時，電感內的能量會以無窮高電壓的形式變換回電，電壓能升多高，僅取決于介質變的擊穿電壓。

當該系統(tǒng)中的振蕩器輸出脈沖低電平時，開關管vT將會截止，相當于開關斷開。輸入電壓VIN疊加上儲能元件電感器上的感應電壓VL(右正左負)，經二極管VD向儲能元件電容器C充電(充電電流iC)，電感器中的能量釋放，如圖4所示。由于振蕩器頻率較高一般幾十千赫至上百千赫，所以經過一定時間，電容器上的電壓VC=VIN+VL-VF。式中VF為二極管的正向壓降。電感器上產生的感應電壓VL一般可達幾十伏，所以VC上的電壓往往可達幾十伏，VIN一般僅1.5-3V。這就是升壓電路的基本工作原理。開關管上的最高電壓等于VL+VIN。這里二極管VD主要起到一個堵塞作用，防止開關管導通時，充了電的電容器通過開關管對地放電。從圖3可看出電感器的峰值電流IPK要比供負載的平均電流大得多，一般為IOUT的2-3倍。

現(xiàn)在我們對以上的內容作一下小結：

下面是正壓發(fā)生器，你不停地扳動開關，從輸入處可以得到無窮高的正電壓。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，電流就無處可去，于是電壓會升到足夠高，將開關擊穿，能量以熱的形式消耗掉。然后是負壓發(fā)生器，你不停地扳動開關，從輸入處可以得到無窮高的負電壓。

在了解了升壓式DC-DC變換器的升壓電路后，接下來我們再來看一下其電壓調節(jié)電路的運行工作原理。該電路在正常運行時并不穩(wěn)壓，如加上負載后，電壓VOUT會下降，并且其輸出電壓受振蕩器的工作頻率及電感器L大小的影響，輸出電壓VOUT變化較大。為達到輸出電壓穩(wěn)定，增加電壓調節(jié)電路是必不可少的，增加穩(wěn)壓電路后的轉換器電路系統(tǒng)如圖5所示。它由檢測輸出電壓的電阻分壓器(R1、R2)、基準電壓Vref、誤差放大器、脈沖寬度調制電路組成。

上面說的都是理論，現(xiàn)在來點實際的電子線路圖，看看正/負壓發(fā)生器的最小系統(tǒng)到底什么樣子：你可以很清楚看到演變，電路中僅僅把開關換成了三極管換而已。事實上，所以開關電源都是由這兩個圖組合變換而來。以上就是DC-D從的工作原理解析，希望能給大家?guī)椭?