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兩階段模式實現(xiàn)高壓
如果需要從低壓產生高壓，則可以使用升壓轉換器。它是僅需兩個開關，一個電感器以及輸入和輸出電容器的三種基本開關穩(wěn)壓器拓撲之一。除了升壓轉換器外，其他基本拓撲還包括降壓轉換器和反相降壓-升壓轉換器。圖1所示為原理圖 升壓轉換器的。在接通期間，開關S1閉合，電能存儲在線圈L中，并且電感器電流隨著輸入電壓和地電位之間的差線性增加。即，隨著輸入電壓的增加而增加，并且在截止期間，當S1接通時，當S2閉合時，存儲在電感器中的電能被提供給輸出。在此時間段內，電感兩端的電壓等于輸出電壓減去輸入電壓。
圖1.用于從低壓產生高壓的升壓拓撲
為了使這種相互作用生效，必須有足夠的時間進行充電和放電。通過控制回路時，可以做出以下假設：當輸出需要更多功率時，必須從輸入到輸出汲取更多功率。因此，必須將更多的功率臨時存儲在電感器中，并且開關S1也需要更長的導通時間。但是，對于固定的開關頻率，這會導致更短的關斷時間，可用于從電感器獲取電能。因此，輸出電壓下降到設定的目標值以下，這對于升壓拓撲尤其有限制。使用這種拓撲，輸出電壓的限制超出了可用的輸入電壓。在典型應用中，該最大升壓因子在3到7之間。
圖2中所示的曲線說明了最大可能的升壓因子與相應占空比之間的典型關系。該特定曲線根據(jù)升壓轉換器的輸出處的負載電阻與電感器的直流電阻之間的關系而變化。圖2所示的原理圖使用100Ω的負載電阻。對于48V的輸出電壓，這相當于480mA的負載電流。當電感的串聯(lián)電阻（DCR）對應于2Ω時，可實現(xiàn)的最大升壓因數(shù)僅略高于3。當DCR為1Ω時，可獲得的升壓因數(shù)略高于5。如果需要最大系數(shù)，則必須選擇具有最低串聯(lián)電阻值的電感器。
圖2.最大可能的升壓因數(shù)取決于電感器電阻DCR（直流電阻）
如果在應用中需要更高的升壓因數(shù)，則也可以選擇兩階段概念。ADI的新型LTC7840在單個芯片中包含兩個升壓控制器，因此很容易實現(xiàn)兩級升壓概念。圖3顯示了一個從12V電源電壓升壓到240V輸出電壓的示例。兩個升壓級可以使電壓升高，因此每個級僅需要將電壓升壓約4.5倍。
圖3.兩階段概念，可從低輸入電壓產生很高的輸出電壓
本文介紹了一個二級概念，該一級概念比單級概念具有更高的提升因子。當然，也可以選擇基于變壓器的拓撲來顯著增加輸入電壓。例如，反激轉換器是一種常見的拓撲。但是，如果不需要電流隔離，則兩級升壓概念相對于反激式轉換器具有一些優(yōu)勢。它不需要大型且昂貴的變壓器，因為開關頻率不再受變壓器鐵芯損耗的限制，并且供電負載是連續(xù)負載，而不是脈沖負載。因此，在許多應用的選擇過程中應考慮兩階段升壓的概念。