升压变换器的选型原理

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升压变换器工作原理

当开关管（M1）在一个开关周期内导通时，电流按以下路径流动：输入电压(V_IN)、电感（L）和M1。其中电感电流(I_L)的上升将导致电感储存能量（见图 1）。

图1: M1导通时的电流路径

当 M1 关断时，二极管 (D1) 继续导通；由于I_L不会突然变化，电感开始释放能量。 电流按以下路径流动：V_IN、L、D1和输出电压(V_OUT)（见图 2）。

图2: M1关断时的电流路径

在升压电路的一个开关周期中，由于电感能量的存储与释放，输入得以不断将能量传递给输出（见图 3）。

图3: 升压电路中的能量不断传输至输出

由于在一个周期内输入电容的充放电平衡，平均电流为0A。因此平均 I_L 等于平均输入电流 (I_{IN_AVG})，最大 I_L等于最大开关电流（见图 4）。

图4: 电感电流、开关管电流和二极管电流波形

降压变换器的标称电流为 I_OUT，而升压变换器的标称电流为最大开关电流。最大开关电流等于峰值电感电流(I_{L_PEAK})。由于 I_L中存在纹波，I_{L_PEAK}需根据公式 (1) 来计算：

通过V_OUT和I_OUT计算最大输出功率(P_{OUT_MAX})。并将 V_OUT和I_OUT除以效率 η 以获取最大输入功率 (P_{IN_MAX})，然后再用P_{IN_MAX}除以最小 V_IN以确定最大输入电流(I_{IN_MAX})。

其中电流为平均值。平均电流乘以电流纹波系数即可获得峰峰值I_L。

纹波系数通常为 30%，这意味着 I_{L_PEAK}等于平均电流的 1.15 倍。根据这个公式就可以对芯片进行初步选型，即，I_{L_PEAK}必须低于流过开关管的最大电流（见图5）。

图 5：决定芯片初步选型的峰值电感电流

结语

本文阐述了确定升压变换器开关电流能力的步骤，这些步骤与V_IN 和 V_OUT需求相结合，这对升压变换器的正确选型十分必要。如需了解更多详情，请查阅 MPS 丰富的升压控制器和变换器产品系列。

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