升壓轉換器的案例
干貨｜深度講解DC-DC 升壓轉換器如何選擇電感值
升壓拓撲結構在功率電子領域非常重要，但是電感值的選擇并不總是像通常假設的那樣簡單。在 dc - dc 升壓轉換器中，所選電感值會影響輸入電流紋波、輸出電容大小和瞬態響應。選擇正確的電感值有助于優化轉換器尺寸與成本，并確保在所需的導通模式下工作。本文講述的是在一定范圍的輸入電壓下，計算電感值以維持所需紋波電流和所選導通模式的方法，并介紹了一種用于計算輸入電壓上限和下限模式邊界的數學方法。
導通模式
升壓轉換器的導通模式由相對于直流輸入電流 (IIN) 的電感紋波電流峰峰值 (ΔIL) 的大小決定。這個比率可定義為電感紋波系數 (KRF)。電感越高，紋波電流和 KRF 就越低。
(1) ， 其中 (2)
在連續導通模式 (CCM) 中，正常開關周期內，瞬時電感電流不會達到零 (圖1)。因此，當 ΔIL 小于 IIN 的2倍或 KRF <2時，CCM 維持不變。MOSFET 或二極管必須以 CCM 導通。這種模式通常適用于中等功率和高功率轉換器，以最大限度地降低元件中電流的峰值和均方根值。當 KRF > 2 且每個開關周期內都允許電感電流衰減到零時，會出現非連續導通模式 (DCM) (圖2)。直到下一個開關周期開始前，電感電流保持為零，二極管和 MOSFET 都不導通。這一非導通時間即稱為 tidle。DCM 可提供更低的電感值，并避免輸出二極管反向恢復損耗。
展開 飽和磁性材料的DC-DC轉換器的3D EM和電路協同仿真CST
本篇文章介紹了考慮電感器部分飽和磁性材料的仿真工作流程，該材料用于開關模式電源（升壓轉換器）。此工作流程包括印刷電路板 （PCB） 和功率電感器的 3D 模型。
背景
開關模式電源（如 DC-DC 轉換器）的 3D EM 和電路協同仿真涉及 3D 模型和電路模型。3D 模型使用CST 微波工作室（CST MWS） 和組件（通常采用 SPICE 格式）與電路原理圖 CST Design Studio 內的 3D 模型連接。這種方法提供了準確的系統響應，但無法使用 SPICE 正確建模場分布。特別是，模擬只能使用 3D 電感器模型建模的電感器的磁場分布。
此外，當 DCDC 轉換器的輸出電流增加時，電感處的電流也會增加。電感處直流電流的進一步增加將導致（部分）磁飽和，并導致電感值降低。
3D EM 和 Circuit 協同仿真
協同仿真的第一步是將 PCB 的 3D 模型導入 CST MWS。元件連接使用離散端口進行建模。每個離散端口都被激發，S 參數結果在 3D 仿真后可用。圖 1 顯示了 PCB 模型和離散端口。
圖 1.具有離散端口連接的 DC-DC 轉換器的 PCB 模型
之后，R、L、C、二極管和晶體管等電路元件在原理圖中與 CST MWS 模塊連接，其中包含 PCB 寄生信息。無源電路元件的電氣行為可以使用 SPICE 模型或 Touchstone 模型來表示。對于有源電路元件，需要一個 SPICE 模型。電路元件和 CST MWS 模塊的完整連接如圖 2 所示。
圖 2.帶 MWS 模塊的 DC-DC 升壓轉換器的協同仿真電路原理圖
如前所述，為了在仿真中準確模擬功率電感的場輻射，必須考慮線圈的 3D 模型。電感器主體的材料使用德拜 1階磁散模型進行建模，靜態磁導率為 125。
展開 干貨｜一文教你如何選擇電源拓撲
當Vin大于Vout時，轉換器打開Q4并關閉Q3，然后將Q1及Q2作為標準降壓轉換器使用；當Vin小于Vout時，控制電路打開Q2并關閉Q1，然后將Q3及Q4作為標準升壓轉換器使用。但這種控制模式在降壓與升壓模式間的轉換區會出現一些運行和控制問題。為解決這些問題，可在轉換過程采用標準降壓/升壓模式。因為在標準降壓/升壓工作模式下，所有4個開關均處于工作狀態，所以能夠解決這些控制問題。但開關損耗與RMS電流的提高使得轉換區中的效率驟降，而且這個效率驟降區接近電池電壓(大部分電池電量在此時提供)，所以在電池放電曲線的大部分區域，轉換器工作于低效的降壓/升壓模式下。
第三款降壓/升壓控制模式消除了降壓與升壓模式間的轉換區域，所以在性能與效率方面得以顯著提高。TI的TPS63000降壓/升壓轉換器包含先進的控制拓撲，從而能夠解決標準降壓/升壓轉換器所面臨的各種問題。無論運行于何種模式下，TPS63000在每個開關周期僅有兩個開關處于工作，這不僅減少了功耗，而且還在電池完全放電曲線過程中保持高效率。與一些解決方案不同的是，TPS63000集成了所有補償電路，而且僅需3個外部組件便可運行，從而實現產品尺寸最小化。
圖3為4種解決方案中鋰離子電池電壓下降到3.3V時的放電曲線與運行時間的對應關系。
這些解決方案包括級聯降壓與升壓轉換器、單獨的降壓轉換器、LDO轉換器以及TPS63000降壓/升壓轉換器。圖中采用具有1650mAHr容量且充滿電的18650鋰離子電池。負載電流為500mA，當3.3V電壓軌電壓低于最初設定值5％時系統關閉。這里要求使用同一電池以避免因電池容量差異而導致數據偏差。
展開 干貨 | 詳解3種經典拓撲（附電路圖、計算公式）
具有兩個開關的降壓-升壓轉換器適用于50W至100W之間的功率范圍（如LM5118），同步整流功率可達400W（與LM5175相同）。建議使用與未組合降壓和升壓功率級相同的電流限制的同步整流器。
您需要為升壓級設計降壓-升壓轉換器的補償網絡，因為RHPZ會限制穩壓器帶寬。
詳解3種經典拓撲（附電路圖、計算公式）
對于降壓-升壓轉換器，可以分別使用降壓和升壓功率級計算。
具有兩個開關的降壓-升壓轉換器適用于50W至100W之間的功率范圍（如LM5118），同步整流功率可達400W（與LM5175相同）。建議使用與未組合降壓和升壓功率級相同的電流限制的同步整流器。
您需要為升壓級設計降壓-升壓轉換器的補償網絡，因為RHPZ會限制穩壓器帶寬。
什么是 DC-DC 轉換？
使用升壓DC-DC轉換器，電池電壓可以增加到電機所需的更高電壓。
圖像：降壓-升壓型DC-DC轉換器原理圖（反相拓撲）
在降壓DC-DC轉換器中，輸出電壓始終小于輸入電壓。另一方面，在DC-DC升壓轉換器中，輸出電壓始終大于輸入電壓。降壓-升壓型 DC-DC 轉換器將兩者結合在一起，其輸出電壓可以高于和降低輸入電壓，具體取決于施加到開關上的占空比。
逆變拓撲結構降壓-升壓型 DC-DC 轉換器輸出的極性與輸入電壓相反。輸出電壓由開關元件（晶體管）占空比的函數調節。
圖片：?uk 直流-直流轉換器原理圖
?uk DC-DC轉換器是另一種類型的降壓-升壓轉換器，可輸出零紋波電流。?uk轉換器可以看作是升壓轉換器和降壓轉換器的組合，具有一個開關器件和一個互電容器，以耦合能量。與具有反相拓撲結構的降壓-升壓轉換器類似，非隔離式?uk轉換器的輸出電壓通常為反相，相對于輸入電壓的值較低或較高。
展開 接地—升壓型DC/DC轉換器的PCB布局
關鍵要點：
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，AGND和PGND需要分離。
? 原則上，升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中的PGND配置在頂層而無需分隔。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，如果分隔PGND而經由過孔在背面連接，則受過孔電阻和電感的影響，損耗和噪聲將會增加。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，多層電路板在內層或背面配置接地層時，需要注意與高頻開關噪聲較多的輸入端和二極管PGND之間的連接。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，頂層PGND與內層PGND的連接，要通過多個過孔連接，以降低阻抗，減少直流損耗。
? 在升壓型DC/DC轉換器的PCB布局中，公共接地或信號接地與PGND的連接要在高頻開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行，不可在噪聲較多的輸入端或二極管附近的PGN連接。
—— The End ——
展開 將低功率射頻信號線性放大至高功率水平的射頻放大芯片-WT20-1809
驅動天線?：放大后的信號通過匹配網絡高效耦合至天線，將其轉換為電磁波輻射出去。
提升通信質量與覆蓋范圍?：在手機、基站等設備中，射頻放大芯片直接影響通信距離、信號穩定性和能耗效率。
工采網代理韓國Wellang的這款單低噪聲塊變頻器調節器（LNBR）適用于模擬和數字衛星接收器，是一種單片線性開關電壓調節器，專門設計用于通過同軸電纜向兩個LNB下變頻器提供功率和接口信號。WT20-1809需要很少的外部組件，與升壓開關和補償電路集成在設備的內部。選擇一個較高的開關頻率來較小化無源濾波組件的大小，進一步幫助降低成本。高水平的組件集成確保了極低的噪聲和波紋數字。對于DiSEqCTM通信，提供一個音調控制引腳來控制內部生成的22 kHz音調開和關。
該芯片通過I2C接口提供8個可編程的LNB輸出電壓（13.3V至20.0V）能靈活適配不同LNB的工作電壓需求，并具備線路補償能力；輸出電流限制可通過單一外部電阻在300mA至800mA 范圍內精確設定；內部升壓轉換器峰值電流限制會自動跟隨LNB電流限制的設置進行縮放。
WT20-1809采用QFN16封裝，將升壓開關MOSFET、電流檢測電路和環路補償網絡集成于芯片內部，簡化PCB設計布局，降低成本，同時，其升壓轉換器采用352kHz的高開關頻率，允許更小尺寸的電感和電容進行濾波，進一步助力設備的小型化，特別適合空間受限的現代消費電子產品。
應用電路：
?性能要求：
高線性度?：避免對高階調制信號（如QAM、OFDM）造成失真，確保誤碼率（EVM）達標。
高效率?：注重功率附加效率（PAE），減少熱損耗，延長電池壽命（尤其在移動設備中）?。
動態功率控制?：根據通信環境自動調節輸出功率，平衡覆蓋與功耗。
展開 采用升壓開關與補償電路均集成于器件內部于一體的射頻放大芯片-WT20-1809
具有超低功耗模式的SLEEP引腳，可在無需I2C?控制時快速關閉設備，較大程度節省功耗；具有可調LNB輸出電流、可編程LNB輸出電壓、帶關機定時器的LNB過流限制器等功能，實現卓越的性能表現。
WT20-1809解決方案包含一個電流模式跟蹤升壓轉換器和線性穩壓器。該升壓轉換器可將輸入電壓VBOOST精確控制在1100毫伏以內，從而較大限度降低功耗。當輸入電壓VBOOST超過輸出電壓VLNB時，線性穩壓器需要進行差分電壓調節。在此類工況下運行時，必須特別注意確保設備溫度始終處于WT20-1809的安全工作范圍之內。
展開 AC/DC、DC/DC轉換器基礎指南
IC等電子元件各自的工作電壓范圍不同，因此需要轉換為相應的電壓。
生成電壓低于初始電壓的轉換器被稱為"降壓轉換器"；生成電壓高于初始電壓的轉換器被稱為"升壓轉換器"。
名稱說明
DC/DC轉換器是指將直流轉換為直流的裝置的名稱。
它常被稱為線性穩壓器或開關穩壓器等，以轉換方式的名稱命名。
降低電壓的電源裝置
降壓轉換器、Buck轉換器、Step?down轉換器
提高電壓的電源裝置
升壓轉換器、Boost轉換器、Step?up轉換器
升降電壓的電源裝置
升降壓轉換器、Buck-Boost轉換器
生成負電壓的電源裝置
負電壓轉換器、反轉轉換器、逆變轉換器
為何需要DC/DC轉換器？
插入插座進行工作的電氣產品需要使用將AC（交流）100V轉換為DC（直流）的"AC/DC轉換器"。
這是因為大部分半導體部件只能在DC下工作。
整機電路板上搭載的IC等具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同。
通過電壓不穩的電源等供電會導致誤動作或特性劣化等異常。
因此，需使用"DC/DC轉換器"轉換為所需的電壓并實現穩定化。
通過DC/DC轉換器實現電壓穩定的裝置被稱為電壓穩壓器。
電源IC種類
電源IC大致分為線性穩壓器和開關穩壓器兩種。
作為其各自的輸出形式，線性穩壓器僅可降壓輸出比輸入電壓低的電壓。
展開 豐田緊湊型HV動力控制單元
圖15 電容器模塊電路組成
圖16 第四代PCU電容器的功能集成
圖17 電容器結構比較
圖18 平滑電容器和濾波電容器獨立結構圖
圖19 新舊型電容器性能比較
圖20 電流傳感器的檢測點
圖21 電流傳感器的集成結構
6.電流傳感器
在第四代PCU中，增加了電流傳感器的功能，以加速升壓轉換器的控制。PCU可以檢測升壓轉換器的輸入電流和電動機/發電機逆變器的輸出電流，如圖20所示。
這使PCU能夠減少系統高壓的變化。隨著高壓變化率的減小，逆變器電容器的電容也隨之減小。第4代電流傳感器能夠逐個單元檢測電動機，發電機，升壓轉換器的電流。這種改進導致體積和質量的減少。這些改進是通過以下方式實現。
展開 
豐田緊湊型HV動力控制單元
圖15 電容器模塊電路組成
圖16 第四代PCU電容器的功能集成
圖17 電容器結構比較
圖18 平滑電容器和濾波電容器獨立結構圖
圖19 新舊型電容器性能比較
圖20 電流傳感器的檢測點
圖21 電流傳感器的集成結構
6.電流傳感器
在第四代PCU中，增加了電流傳感器的功能，以加速升壓轉換器的控制。PCU可以檢測升壓轉換器的輸入電流和電動機/發電機逆變器的輸出電流，如圖20所示。
這使PCU能夠減少系統高壓的變化。隨著高壓變化率的減小，逆變器電容器的電容也隨之減小。第4代電流傳感器能夠逐個單元檢測電動機，發電機，升壓轉換器的電流。這種改進導致體積和質量的減少。這些改進是通過以下方式實現。
展開 新能源汽車講解丨AC/DC、DC/DC轉換器基礎
IC等電子元件各自的工作電壓范圍不同，因此需要轉換為相應的電壓。
生成電壓低于初始電壓的轉換器被稱為"降壓轉換器"；生成電壓高于初始電壓的轉換器被稱為"升壓轉換器"。
名稱說明
DC/DC轉換器是指將直流轉換為直流的裝置的名稱。
它常被稱為線性穩壓器或開關穩壓器等，以轉換方式的名稱命名。
為何需要DC/DC轉換器？
插入插座進行工作的電氣產品需要使用將AC（交流）100V轉換為DC（直流）的"AC/DC轉換器"。
這是因為大部分半導體部件只能在DC下工作。
整機電路板上搭載的IC等具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同。
通過電壓不穩的電源等供電會導致誤動作或特性劣化等異常。
因此，需使用"DC/DC轉換器"轉換為所需的電壓并實現穩定化。
通過DC/DC轉換器實現電壓穩定的裝置被稱為電壓穩壓器。
電源IC種類
電源IC大致分為線性穩壓器和開關穩壓器兩種。
作為其各自的輸出形式，線性穩壓器僅可降壓輸出比輸入電壓低的電壓。
開關穩壓器則具有自由度，輸出形式包括以下4種：
?降壓輸出比輸入電壓低的電壓
?升壓輸出比輸入電壓高的電壓
?升降壓輸出恒定電壓，與輸入電壓的高低無關
?從正電壓反轉輸出負電壓
而且，開關穩壓器的整流方式有同步整流和非同步整流（二極管整流）。
【電源IC種類】
線性穩壓器和開關穩壓器
通過DC/DC轉換器實現電壓穩定的裝置被稱為電壓穩壓器。
按轉換方式，電壓穩壓器分為線性穩壓器和開關穩壓器2種類型。
線性穩壓器
因工作時輸入與輸出的關系呈線型，故被稱為"線性穩壓器"。
展開 手機趨向于沉浸式音效，智能升壓放大器來搞定
● 如何保護揚聲器
為了提高揚聲器的響度峰值，CS35L45中有1個功率轉化器。電池約提供3~4V的電壓，通過功率轉化器可以升壓轉換到15V，然后再去驅動音頻智能升壓放大器，這樣就能提高揚聲器的響度峰值。
所以要盡量把信號放大，即把輸出的功率放大。但是如果輸出的功率放大控制得不好，就容易損傷到揚聲器。CS35L45在升壓的同時，可保證輸出的功率在揚聲器設定的安全值范圍內，通過控制揚聲器的運動振幅和溫度來實現。例如，某些揚聲器的溫度限制是100℃，CS35L45的算法非常精準，可以讓揚聲器把聲音放到最大，又能保證溫度控制在100℃以內。
● 關鍵的調音
更高的峰值響度不會造成失真，這也得益于CS35L45專業的調音功能，以平衡聲音的響度、峰值和失真。例如，某種聲音要更高一點兒，另外某種聲音如何要小一點兒。
Cirrus Logic在做專業調音時，用到的不僅僅是軟件算法，還有硬件技術，要把它們全部利用起來，用專業調音去做。還要按每種揚聲器去調。另外，還有對每類手機去調整，以實現最佳的效果。
結 語
疫情期間智能手機的揚聲器使用模式在升級，揚聲器的模式音頻日益影響未來手機的購買決策。
展開 電源管理芯片（PMIC）精準控制讓設備更智能、更高效
根據電源管理芯片的功能進行分類，可以將其劃分為AC/DC電源轉換器、DC/DC電源轉換器、低壓差線性穩壓器（LDO）、電池管理芯片、驅動芯片。
電源管理是確保電子設備高效、穩定運行的關鍵技術。隨著技術的進步，電源管理芯片(PMIC)已經發展成為一門高度集成化、智能化的科技。
電源管理芯片的工作原理：
電源狀態監測：電源管理芯片會實時監測電池電量、電壓和電流等參數，并根據設定的閾值判斷電源狀態。例如，當電池電量低于一定水平時，電源管理芯片會發出警告信號。
能源優化：根據設備使用情況和要求，電源管理芯片會根據實時數據優化能源分配。例如，當設備需要更大的功率輸出時，電源管理芯片會自動調整供電方式以滿足設備需求。
保護功能：電源管理芯片還可以提供各種保護功能，以確保設備的安全運行。當設備出現過載、過熱或短路等異常情況時，電源管理芯片會立即采取措施，如切斷電源或降低供電功率，以保護設備和用戶的安全。
節能功能：電源管理芯片可以通過優化能源分配和管理，較大限度地減少能源的浪費。例如，當設備處于待機狀態時，電源管理芯片可以自動降低供電功率或進入節能模式，以延長電池壽命。
工采網代理的國產電源管理芯片 - iML1942是一個高度集成的電源管理IC為TFT液晶面板。它具有完整的I2C接口來編程各種參數。該設備包括一個針對AVDD的電流模式升壓調節器，一個針對VBK1的同步升壓轉換器。VGL可選的反相轉換器或負電荷泵調節器，VSS1負線性調節器，可選的增壓調節器或電荷泵調節器VGH與溫度補償輸出，VCOM1可編程DACVOCM2VOCM和14通道可編程伽馬放大器。
PMIC - iML1942設備包括各種保護功能，如輸入欠壓鎖定（UVLO）和過溫關閉（OTP）。輸出端包括欠壓保護（UVP）和短路保護（SCP）。
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