电感式直流升压电路

电感式直流升压电路

电感最广泛的使用场景在供电，升压电路和降压电路，都需要有一颗电感来储存能量和释放能量。很多小白朋友都太清楚电感升压电路的原理，所有的升压和降压电路，都用到了“ 电感电流不能突变 ”这个重要原理。即电感的中的电流是有惯性的，这个惯性就是电感储存的能量。

电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件，电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。电路接通时电感器将试图阻碍电流流过，电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器等。

电感的第一个特性是电磁转换，通电的瞬间，电会变为磁并以磁的形式储存在电感内。而断电的瞬磁会变成电，从电感中释放出来。

电感的第二个特性是升压特性，当回路断开时，电感内的能量会以高电压的形式变换回电。如果电感线圈的自感系数很大，自感电动势就会很大，在很大的电势差之间的空隙，会产生很强的电场，甚至会击穿空气发生放电现象。附近若有人，会对其造成一定危险，如果附近有易燃物质，就有发生着火的危险。

下面给出由电感组成的升压电路最小系统，若不停地搬动开关，电感两端就会感应出很高的电压，并叠加在电源电压之上。这个开关也可以用三极管实现，通过在三极管的基极输入方波来控制三极管的开关，再利用二极管的单向导电性，输出正向或负向高压。

直流升压电路

在电路设计中，很多元器件（如CPU）经常需要采用5V直流供电，而普通电池的电压都是1.5V，因此当电路采用电池供电时，首先要解决的就是升压降压问题。

下面给出一种低成本的直流到直流（DC-DC）升压电路，该升压电路用DC/DC直流升压变换器（E50D、TP8350）作为主控，只需外接电感、电容、二极管等4个元件，就能实现最低0.8V到5V的升压，整个升压电路的成本约0.5元。

5V升压电路所需的元件

基于E50D/TP8350的直流升压电路原理图

其中，VIN为输入电压，来自电池的输出，只要输入电压高于0.8V，就能保证升压电路正常工作，并通过VOUT输出5V电压。升压电路的工作效率约为85%，输出电压误差小于2%。

升压芯片E50D的工作频率可达 300KHz，目的是为了能够减小外部电感L1的尺寸，该电路只需 4.7uH 以上的电感就可以保证正常工作，但考虑到负载可能需要较大的电流，本例使用47uH、寄生串联电阻小于0.5欧的电感。

输入滤波电容CIN是为了保证输出电压稳定，由是采用电池供电，而且升压电路距离电池很近，所以这里选用的是1uF电容，即使没有输入滤波电容，该DC-DC 升压电路也可以输出低纹波、低噪声的直流电压。

输出端电容COUT采用100uF的电解电容。

整流二极管D1对DC-DC升压电路的效率影响很大，这里选用向导通电压低、反应时间快的肖特基二极管SS34。

实验步骤

实验所需的全部元件

印刷电路板，一块

升压芯片TP8350/E50D，一片

47uH电感，一个

100uF电解电容，一个

1uF滤波电容，一个

5号电池盒，一个

电源开关，一个

升压实验全部元器件

1. 焊接元器件

由于选用的是贴片元件，首先需要大家把元件焊接在印刷电路板上，注意元件的焊接顺序，以不影响后续元件的焊接为宜。

另外，很多元件是有方向性的，比如肖特基二极管SS34，电解电容等，不能焊接反了。贴片的焊接方法，网上有很多视频教程。

电池盒不要焊接，装好电池后直接插在印刷电路板上就行，注意电池的方向。因为这个电路板还可以焊接剩余的元件，如果现在焊接电池盒，电路板尾部USB接口处的元件就不好焊接了，整个电路板建议最后焊接电池盒。

2. 插入电池盒，测试升压电路

电路焊接完成后，就可以插入电池盒，打开电源开关，用万用表的直流电压档测试排插的VCC和GND处的电压，应该是稳定的5V，说明升压电路工作正常。

如果升压电路不工作，一般是由于虚焊或者有的元件焊反了，请通电前仔细检查。

下图可以更明显看出升压电路的工作情况，其中电池部分加的是1.2V电压，整个电路可以正常工作。