車(chē)載筆記本中升壓轉換器的工作原理及應用

令電源開(kāi)關(guān)S 占空比為D1 ，二極管D 占空比為D2 。由于在任何時(shí)刻只有一個(gè)開(kāi)關(guān)導通，則:

輸入電壓記為UIN，輸出電壓記為UOUT。若S 導通，輸入電源電壓將被電感吸收，在S 上不會(huì )產(chǎn)生壓降。如果D 導通時(shí)間足夠長(cháng)，電感L 可看作短路，也不會(huì )有壓降。忽略二極管正向導通壓降，UIN和UOUT的關(guān)系推導如下:

由于D1 1 ，因此，輸出電壓大于輸入電壓。另外，兩個(gè)開(kāi)關(guān)還能調節輸出電壓。若輸出電壓高于19 V，則必須迫使輸出電壓下降。S 導通，D 截止使得電容和負載脫離電路的其它部分。此時(shí)，電容充當負載的電源。放電使得電容兩端的電壓降低，即降低了輸出電壓。若輸出電壓低于19 V，那么必須提高輸出電壓。使S 截止，D 導通，電流流經(jīng)二極管D、電容C和負載RL形成回路。由于電流向電容充電，使得電容兩端的電壓增加，使輸出電壓也增加。

2 PWM 控制

升壓轉換器中的電源開(kāi)關(guān)S，用一個(gè)工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的功率MOSFET 管實(shí)現，見(jiàn)圖2 。在柵極加上一系列脈沖后，功率管將不斷地處于通斷交替的狀態(tài)，改變通斷的時(shí)間比率，就可以調節輸出電壓的大小。假設一個(gè)周期為t ，t =tON時(shí)，脈寬調制脈沖的正脈沖被送到功率管的柵極，K導通;當t =tOFF時(shí)，送到K管上的調制脈沖變成零伏或負偏壓，S 處于截止狀態(tài)。

上式表明了輸出電壓UOUT和功率管開(kāi)關(guān)時(shí)間之間的關(guān)系。由于tOFF時(shí)間較短，采用低功耗的二極管和電容，使其不超過(guò)安全工作區，否則，可能會(huì )導致器件過(guò)熱而損壞。該升壓轉換器的電流和電壓波形如圖3 所示。

圖3 占空比50 %時(shí)電壓和電流波形