电感在DC-DC升压电路的工作原理

今天我们探讨电感实际电路工作的应用问题，在实际电路中主要是利用电感的通低频阻高频，通直流阻交流特性设计不同电路，下面我们来看一看电感在DC-DC的升压电路的工作原理。

如图1所示是一种典型的DC-DC的升压电路，在手机应用电路中，通常需要通过升压电路来驱动显示屏背光亮度，除了手机外还有电视机和微波炉，其次还有捕蝇器、电蚊拍等都需要将电源的电压进行升压。

1、开关S闭合：

图1

图2

如图1所示，当开关S闭合时，a、b、d构成闭合回路，电源E通过电感产生从小到大的电流i，此时t1（如图2中t1→t2）电流频率趋近高频，根据楞次定律（增反减同），电感产生感应电流方向与原电流i相反，感应电流阻碍i变化，电感感应电流方向为b→a，也就是说电源电流i在电感上转为磁能存储了下来，直到t2时电流i最大，阻碍力也是最大，电感存储的磁能也为最大。再接着t2过后电流倾向平缓，电流频率趋近直流，电感阻碍减弱，多余的电流通过开关，组成闭合回路流向负极。

2、开关S断开：

图3

图4

如图3所示，当开关S断开时，a、b、d构成不了闭合回路，电源E流过电感电流瞬间从大到大i，此时t3（如图4中t3→t4）电流频率趋近高频，根据楞次定律（增反减同），电感产生感应电流方向与原电流i相同，感应电流阻碍i变化，电感感应电流方向为a→b，也就是说电源电流i在电感上将已转的磁能开始转换为电流，此时电流方向通过二极管a→b→c→d，即b点的电压为电感感应电动势e加上原电源的电压E，它们一起通过二极管D1向电容C充电存储下来，并同时向负载输出电压U0，如果不考虑二极管的压降，U0=E+e。其中感应电压大小可以用一个公式表示：

该式表明感应电压大小与电感大小、单位时间电流变化率有关。

所以此时的电压U0高于电源电压E。直到t2时电流i最小，阻碍力也是最小，电感存储的磁能也基本快转换结束。

接下来通过开关不断地闭合、断开，就可以不断地输出电压U0，且该电压U0高于电源电压E，从而起到升压的目的。

3、开关换成场效应管：

如果我们把开关换成如图6所示的场效应管Q1，场效应管栅极e控制信号能够有一种信号如图5这样的信号控制着开关的闭合、断开，即在t1时间开关闭合，在t2时间开关断开，我们把这样的信号叫做PWM脉冲信号，就同样能输出高压电压U0。

图5

图6