DC-DC 升压电路、 升压模块原理

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了DC-DC 升压电路、 升压模块原理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、什么是 DC-DC 转换器?

   DC-DC 转换器是一种电力电子电路,可有效地将直流电从一个电压转换为另一个电压。

   DC-DC 转换器在现代电子产品中扮演着不可或缺的角色。这是因为与线性稳压器相比,它们具有多项优势。尤其是线性稳压器会散发大量热量,与 DC-DC 转换器中的开关稳压器相比,它们的效率非常低。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-685335.html

   在介绍 DC-DC 转换器 的工作原理之前,看一个示例,为什么 DC-DC 转换器这么有用?假设构建一个具有以下要求的电路:

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路

  • 2Ω 负载电阻

  • 12V 直流电源

  • 5V 负载电压

   我们需要降低 12V 电池的电压,为负载提供 5V 电压。我们可以将一个2.8Ω的电阻与负载串联,以提供所需要的电压。

   先计算电路的效率如下:

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路

   从这些计算中,我们可以看到负载仅仅消耗了 12.5W 的输入功率,剩余部分 (30 – 12.5 = 17.5 W) 转化为热量。

   照这么来看,其实是有点浪费的,如果触摸串联电阻,会有点热,这里需要结合机制来冷却电路,为了获得更优的解决方案,可以看下面的电路:

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路

   开关断开时,输入电压为 0V,控制在 ON 位置时,输入电压为 12V。下图分别显示了开关位置 ON 和 OFF 的等效电路。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路等效电路

   如果我们如下图(a)所示控制开关,我们得到如下图(b)所示的电压图。T为切换周期,单位为毫秒或微秒。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路

   在这种情况下,这种开关行为的平均输出电压为 5V,因为:

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路

   该电路的平均输出电压为5V,但我们可以通过使用RC滤波电路去除谐波来改善输出波形。

   如果我们假设开关是理想的(理想开关是不消耗或耗散电源的开关),我们可以计算出该电路的效率为 100%。当开关处于 ON 位置时,流过电路的电流为 6A。

   由于我们有一个理想的开关,耗散功率为 P_diss = RI 2 = 0 * 9 2 = 0W。当开关处于关闭位置时,没有电流流过开关,因此在这种情况下,耗散功率也为 0。

   然而在实际应用中,找到一个理想的开关是比较困难的,这就意味着实际上会有一些功耗,虽然有功耗,但转换的效率仍旧很高。

二、 DC-DC 升压电路

   DC-DC 升压电路主要是增加电源的电压,例如:升压转换器可以采用 5V 电源并将其升压至 25V。通常,你会在电池充电器或太阳能电池板中找到 DC-DC 升压转换器。它们还可用于从同一电池为具有不同工作电压的组件供电。

   这种配置将直流电压升高到由电路中组件选择决定的水平。这是升压转换器的一般示意图。

1、升压开关打开状态

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

升压开关 ON 状态

2、升压开关关闭状态

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

升压开关关闭状态

   基本配置包括直流电源(Vin)、电感(L)、二极管(D)、开关器件(SW)、平滑电容(C)和负载电阻(Load),Vout 是输出电压。

   开关通常是功率电子器件,例如由 PWM 信号控制的 MOSFET或BJT 晶体管。该 PWM 信号通过非常快速地切换晶体管来工作,通常每秒数千次。

三、DC-DC 升压电路工作原理

   假设当前的电压是 5V,需要将 5V 转换为更高的电压值,用 DC-DC 升压电路就可以实现,这里假设我们是管道工。

1、涡轮加速

   首先我们需要加速涡轮。为此,节气门打开,水快速排放,将部分能量传递给涡轮机,结果涡轮机开始旋转。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路工作原理

2、填充压力储罐

   油门关闭,由旋转的涡轮飞轮半部推动的一部分水打开阀门并填充储水箱,另一部分水在储水箱提供的高压下流向消费者,同时阀门防止水倒流。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路工作原理

3、从压力储罐发电并加速涡轮机

   涡轮的速度开始下降。水不能再推动阀门,储水箱仍有足够的能量积累。然后油门再次打开,水开始快速旋转涡轮。由于消费者从储罐接收能量,因此流向消费者的能量不会停止,然后循环重复。

   现在工作原理已经很清楚了,我们将从管道设备切换到电子设备。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路工作原理

   我们用感应节流阀代替了涡轮机。晶体管用于代替控制水流的节流阀。二极管起阀门作用,用电代替储压罐。

   下面就可以很好的理解,DC-DC 升压电路的工作原理。

1、电感累积电荷

   开关已关闭,电感通过从源接收电流来积累能量。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路工作原理

2、将能量转移到电容

   开关打开,线圈保持磁场中积累的能量。电流试图保持在同一水平,但来自电感的额外能量会提高电压,从而打开通过二极管的路径。一部分能量流向消费者,而剩余能量在电容器中积累。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路工作原理

3、在电感中积累能量并将电荷转移给消耗的电路

   然后开关被锁定,线圈再次开始积累能量,同时,消耗的从电容接收能量。

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路工作原理

四、如何构建 DC-DC 升压电路

   在下面中,构建一个 1.5V 至 5V DC-DC 升压转换器,

1、构建 DC-DC 升压 电路所需要的组件:

  • 1.5V 直流电源

  • 180uH 电感一个

  • 1个1N3491 二极管

  • 1个33uF 电容

  • 一个 150 Ω 电阻

  • 一个 MOSFET或JFET 开关晶体管

  • PWM 源,如Arduino Uno或555 定时器,可生成 50KHz、5V、75% 占空比

2、DC-DC 升压电路工作原理图

DC-DC 升压电路、 升压模块原理,嵌入式硬件,stm32,物联网,单片机,网络

DC-DC 升压电路

到了这里,关于DC-DC 升压电路、 升压模块原理的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • AP8100DC-DC 升压恒压电源管理芯片

     说明 AP8100 是一款外围电路简单的 BOOST 升压恒压控 制驱动芯片,适用于 2.8-40V 输入电压范围的升压恒 压电源应用领域,启动电压可以低至 2.5V。 芯片会根据负载的大小自动切换 PWM , PFM 和 BURST 模式以提高各个负载端的电源系统效率。 本芯片可以通过 EN 脚实现低待机关机

    2024年01月17日
    浏览(44)
  • IoT物联网嵌入式设备中30种常见传感器模块简介及原理讲解

    人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况,就需要传感器。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。 在现代工业生产尤其是自动化生产过

    2023年04月09日
    浏览(48)
  • 硬件电路设计----DC-DC电路

    文章目录 一、 概念及特点 二、分类 三、设计技巧及主要技术参数选用要求 四、器件选型一般原则 五、 外围器件选择的要求 六 、PCB设计要求 大家好,我是致力于在硬件设计创出一片天地的新手小白:陌白 电子产品中,总是可见DC-DC的身影,今天分享DC-DC的相关知识点。

    2024年02月09日
    浏览(50)
  • 嵌入式硬件电路·电平

    目录 1.  电平的概念 1.1  高电平 1.2  低电平 2.  电平的使用场景 2.1  高电平使能 2.2  低电平使能 2.3  失能         电平是指电信号电压的大小或高低状态。在数字电子学中,电平有两种状态,高电平和低电平,用来表示二进制中的1或0。在模拟电子学中,电平可以是一

    2024年02月04日
    浏览(55)
  • 嵌入式电路基础

    芯片(chip):半导体材料制成的电路器件; 引脚(lead):半导体器件和外部连接的部分,排布在芯片两侧或四周 封装(packaging):将半导体器件以特定方式、特定材料包装起来,提高可靠性、便于使用; 数据手册(datasheet):芯片制造商提供的关于产品信息的文档,说明

    2024年02月04日
    浏览(85)
  • 嵌入式基础-电路

    目录 1、电流 1.1电流方向 1.2交流电和直流电 2、电压 3、电阻 4、欧姆定律         电流是指单位时间内通过导体的电荷量,用符号I表示,单位是安培(A)。电流是电磁学中的基本量纲之一,是七个基本量纲之一。电流的大小称为电流强度,是指单位时间内通过导线某一

    2024年02月09日
    浏览(49)
  • 嵌入式开发——基础电路知识

    IC是数字逻辑芯片,其输出的是逻辑电平。逻辑电平0表示输出电压低于阈值电压,逻辑1表示输出电压高于阈值电压。负载则是被驱动的电路或元件,负载大小则指负载的电阻大小。 驱动能力主要表现在几个方面: 负载能力:负载过大表现为外部负载的阻值过小,在电压不变

    2024年04月11日
    浏览(56)
  • 嵌入式硬件电路学习之阻抗

    阻抗(Impedance)是指电路中交流电源施加电压后,电路元件对电流的阻碍程度。它是一个由幅值和相位角组成的复数。 阻抗是交流电路中电阻、电感、电容等元件共同表现出来的电学量,表示为 $Z$。它随输入信号的频率而变化,用复数形式表示。 对于包含电阻 $R$、电感 $

    2024年02月03日
    浏览(50)
  • 嵌入式硬件:proteus仿真放大电路

    在设计放大器电路时,需要用到仿真软件进行辅助。这里采用proteus,如下图简单的同向放大电路。 proteus自带的ANALOG库包括ADI公司几乎所有的放大器元件,很方便我们使用,如下图: 在仿真软件中,如果采用单电源进行供电,则按如下电路图: 这是一个简单的同向放大电路

    2024年02月11日
    浏览(52)
  • 《嵌入式存储器架构、电路与应用》----学习记录(四)

    在现有主流嵌入式存储器中,SRAM虽然读写速度非常快,但是单元面积太大,无法在片上实现高密度集成;DRAM由于要制造电容,所采用的工艺无法在先进的CMOS工艺中实现,不利于做嵌入式存储,虽然基于增益单元的eDRAM能够完全采用标准CMOS工艺,但是仍然需要刷新,而且集成

    2024年02月08日
    浏览(47)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包