如何構建DC-DC升壓轉換器電路

在本項目中，我們將展示如何構建DC-DC升壓轉換器電路，該電路允許我們使用按鈕手動控制電路。

 

DC-DC升壓轉換器電路是一種可以將直流電壓轉換為較大直流電壓的電路。

 

因此，例如，您可以將5V直流電壓轉換為30V。

 

DC-DC轉換器主要采用電感器和電容器的原理工作。當饋送直流電源時，電感器充當電流的儲能裝置。只要向它提供直流電源，它就會通過線圈以及自身周圍的磁場來積聚電流。當直流電源關閉時，磁場崩潰，電感器充電的所有電流都傾倒到電容器上。當直流電源在電路中打開和關閉時（我們將通過按鈕開關執行此操作），電感器會存儲更多的電流，并每次將其轉儲到電容器上。這就是為什么每次我們這樣做時電容器兩端的電壓都會增加，直到達到峰值。

 

輸出將增加的電壓量取決于許多因素，包括電感值，電容器的最大電壓存儲，開關速度和電路的直流輸入電壓。我們不會從數學上深入探討每個關系，但會顯示這些變量與電壓增加量之間的關系。在此電路中，我們將使用手動按鈕打開和關閉直流值。

 

在更先進的實際電路中，您將使用晶體管而不是手動開關，因為這可以提高電路的精度和控制力。與手動控制不同，晶體管可以以微秒為單位更快地打開和關閉，并提供更高的精度。微控制器將控制晶體管，并且可以對其進行編碼以在設定的時間間隔內打開和關閉晶體管。在這種控制下，輸出電壓將能夠精確計算，并且可以編寫代碼，以便這些直流電壓的突發發生在所需的時間。

 

然而，對于本電路，我們只是在演示DC-DC升壓轉換器的工作原理，使用按鈕可以很好地完成本電路的工作。

 

 

所需組件

1. 1K O 電阻器
2. 二極管
3. 按鈕開關
4. 100mH電感器
5. 10 F 電解電容器

 

因此，對于此電路，我們將使用基本的分立元件。這包括一個電阻器、一個電感器、一個電解電容器和一個二極管。

 

在本電路中，我們將使用一個100mH電感器。增加電感允許更大的電壓輸出，因為電感越大，它可以存儲的能量就越多。因此，如果將電感器換成較低的值，它將能夠產生較少的輸出電壓。如果將電感器換成更高的值，它將能夠發出更高的電壓。因此，您可以調整電感值，看看它如何影響輸出電壓。如果您確實使用更高的電感，它將阻止電流流過它，因為它是一個更大的值，因此充電過程可能需要更長的時間，但最終它會產生更高的電壓輸出。

 

電解電容器的額定電壓應為50V左右或更高。額定值越高越好，因為它能夠處理的電壓就越多。您不希望電容器兩端的電壓超過其額定電壓，否則可能會爆炸。由于升壓轉換器電路可以產生極高的電壓，因此您希望獲得盡可能高的額定值，至少絕對遠遠超過25V額定值，這在電容器中很常見。您需要至少50V。

 

您還希望電容器具有相當高的值。這就是為什么我們沒有對電容器使用皮克或納法拉，而是至少使用1微法拉。由于電感器發出大量電流，我們希望電容器具有足夠的電容來存儲此電荷。

 

二極管實際上可以是任何二極管。我們使用1N4001二極管只是因為它很容易找到并且易于獲得，即使它不是最佳選擇，因為它在其上使用約0.7V的壓降。但要考慮到，無論你使用什么二極管，都會在二極管上產生壓降。有些二極管比其他二極管使用更多的壓降，因此，理想情況下，您希望使用具有低壓降的二極管，以盡可能少的電壓消耗。這將適用于現實生活中的情況，在這些情況下，您希望在可能的電壓輸出方面具有盡可能高的效率。但是，對于該電路，您可能不關心二極管兩端的損耗小于1V。但是，只是為了讓您知道，二極管將消耗一些輸出電壓電流，使其低于使用功耗較低的二極管。

 

該電路中使用二極管來提供電阻，以便在按下按鈕時，所有電流都從電感器流向地，從而產生短路。這樣，此時單獨的電感器就會充電。當按鈕被釋放時，在按鈕結處形成一個開路，以便所有電流通過二極管放電并排放到電容器。

 

對于這個電路來說，電阻并不是必需的。它只是充當電路的負載。如果您有一個實際負載需要上電，則可以為其更換電阻器。由于電阻與電容器并聯，因此電阻兩端的電壓與電容器兩端的電壓相同，因為并聯電壓相等。

 

 

升壓轉換器電路

升壓轉換器電路如下所示。

上述電路的試驗板電路如下所示。

 

因此，我們有5V作為直流電源為該電路供電。如果要測量電阻兩端的電壓，則約為4.3V，由于二極管兩端的壓降，它小于提供的5V?，F在為了增加輸出電壓，我們按了幾次按鈕。

 

您根本不想按下按鈕并長時間握住它，不到一秒鐘。這是因為當您按下按鈕時，所有電流都會流過電感器，然后落到地，基本上會為電感器造成短路。電感器不喜歡大量電流長時間單獨通過它。它可以煎炸電感器。這就是為什么你想要按下按鈕并釋放它，按下它并釋放它。這允許電感器中電流積聚均勻分布并釋放到電容器中。它以增量方式充電，而不是一次全部充電。

 

所以，再一次，你按下按鈕幾次，逐漸給電容器充電。由于電容器以對數方式充電，因此隨著時間的推移，您將看到電壓的對數增加，例如上面顯示的波形。

 

當您繼續按下按鈕時，您將看到它開始達到略高于20V的峰值。

 

該電路的工作原理是，當您按下按鈕時，電流通過按鈕通過電感器向下產生到地。此時，所有電流都流經電感器到地，這是電阻的最低路徑。沒有電流流過二極管。這將為電感器充電。電感器充當電流的儲能裝置。電感越大，它能夠存儲的能量就越多。因此，電感器充電。

 

一旦按鈕被釋放，按鈕處的結就變成開路，因此沒有更多的電流可以流過這個結。電感器將積聚在其上的所有電流放電，并將其通過二極管并拋出到電容器中，為電容器充電。這是電容器兩端的電壓開始積聚時。當我們不斷按下并釋放按鈕時，電荷繼續增加，進一步增加電壓。這種情況一直持續到電壓達到峰值。

 

電壓峰值由許多因素決定，包括輸入電壓、電感器的電感、所用二極管的類型、電容器的電容以及電容器的額定電壓。為了增加電壓輸出，我們必須增加列出的每個因素，除了二極管兩端的壓降，我們希望盡可能低。

 

關于我們想要電感器的輸入，在實際的實際電路中，我們希望脈沖，例如脈沖寬度調制信號進入電感器。這是一種具有一定占空比的方波，以確定的間隔打開和關閉，打開和關閉。我們永遠不想給電感器提供恒定的電流，因為這會使它油炸。因此，如果您要為現實生活中的工業用途構建此電路，我們將不會使用手動控制，而是設置一個電路來向其提供脈寬調制信號。這將允許電感器充電和放電，充電和放電，而不會使電感器接收到太多的電流，以至于會被破壞。因此，這說明了為什么我們要按下它并在一秒或更短的時間內釋放按鈕以模仿方形波形。同樣，在現實生活中，該電路不會由按鈕手動控制，而是使用晶體管，而不是使用恒定直流電源，而是使用脈寬調制信號。但本電路僅用于手動演示DC-DC升壓轉換器電路的工作原理。

 

我們可以對該電路進行幾種變化，以在電壓輸出方面產生巨大的差異。

 

我們可以對電路進行的最大更改是在輸出端產生截然不同的結果，即用另一個元件替換電感器。

 

電感器可以用繼電器的線圈代替。這將使電壓略微升高到電感器上。

 

電感器也可以用升壓變壓器代替。如果使用初級線圈，電壓可升壓至60VDC以上。如果使用變壓器的次級線圈，電壓可以升壓超過120VDC。次級線圈是較大的線圈，具有更大的電感，允許在輸出端增加電壓。要知道，當您使用升壓變壓器而不是電感器時，電容器的額定電壓應為200V或更高。如果小于此值，電容器可能會被破壞，因為這些是非常高的電壓。

 

這就是DC-DC升壓轉換器電路的構建方式。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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