原標題：什么是升壓芯片？如何實現(xiàn)升壓和降壓？

升壓芯片（Boost Converter 或 Step-Up Converter）是一種直流-直流（DC-DC）轉換器，用于將輸入電壓升高到更高的輸出電壓。其核心功能是通過電感儲能和開關控制，實現(xiàn)電壓的“升壓”轉換。

升壓芯片的工作原理

1. 基本拓撲結構

• 電感儲能：當開關（如 MOSFET）導通時，電感儲存能量，電流線性增加。

• 能量釋放：開關斷開時，電感通過二極管向負載釋放能量，電感兩端產生反向電動勢，疊加到輸入電壓上，形成升壓。

• 輸出電容濾波：平滑電感釋放的脈沖電壓，輸出穩(wěn)定的直流電壓。

2. 關鍵參數(shù)

• 占空比（D）：開關導通時間與周期的比值，決定升壓比。

Vout=1?DVin

• 開關頻率：影響電感、電容的尺寸和效率。

升壓與降壓的實現(xiàn)方式

1. 升壓（Boost）

• 應用場景：

• 電池供電設備（如手機、物聯(lián)網(wǎng)設備）需要將低電壓（如 3.7V 鋰電池）升壓到 5V 或更高。

• 驅動高電壓負載（如 LED 背光、OLED 顯示屏）。

• 實現(xiàn)方式：

• 使用升壓芯片（如 TPS61021、MT3608），通過調節(jié)占空比控制輸出電壓。

• 外部元件：電感、二極管、輸出電容。

2. 降壓（Buck）

• 應用場景：

• 將高電壓（如 12V 電源）降壓到 5V 或 3.3V，為微控制器或傳感器供電。

• 高效電源管理，減少功耗。

• 實現(xiàn)方式：

• 使用降壓芯片（如 LM2596、TPS5430），通過 PWM 調節(jié)占空比。

• 外部元件：電感、二極管、輸入/輸出電容。

3. 升降壓（Buck-Boost）

• 應用場景：

• 輸入電壓可能高于或低于輸出電壓（如太陽能電池板、汽車電源）。

• 實現(xiàn)方式：

• 使用升降壓芯片（如 TPS63000、LTC3440），通過四開關拓撲實現(xiàn)雙向電壓轉換。

升壓與降壓的對比

升壓芯片的典型應用電路

1. 升壓芯片（如 TPS61021）

• 輸入：3.7V 鋰電池

• 輸出：5V / 1A

• 關鍵元件：

• 電感（10μH）

• 肖特基二極管（1N5819）

• 輸出電容（22μF）

2. 降壓芯片（如 LM2596）

• 輸入：12V 電源

• 輸出：5V / 3A

• 關鍵元件：

• 電感（22μH）

• 續(xù)流二極管（1N5822）

• 輸入/輸出電容（100μF）

升壓芯片的設計要點

1. 電感選擇

• 根據(jù)開關頻率和電流紋波選擇電感值。

• 飽和電流需大于最大負載電流。

2. 二極管選擇

• 升壓用肖特基二極管（低正向壓降）。

• 降壓用快恢復二極管。

3. 反饋與控制

• 通過反饋電阻分壓器調節(jié)輸出電壓。

• 集成補償網(wǎng)絡確保穩(wěn)定性。

4. 效率優(yōu)化

• 降低開關損耗（選擇低 RDS(on) 的 MOSFET）。

• 優(yōu)化 PCB 布局，減少寄生參數(shù)。

總結

• 升壓芯片通過電感儲能和開關控制實現(xiàn)電壓升高，適用于電池供電設備和高電壓負載。

• 降壓芯片通過電感續(xù)流實現(xiàn)電壓降低，適用于高效電源管理。

• 升降壓芯片結合兩者功能，適應輸入電壓波動的場景。

• 設計時需根據(jù)應用需求選擇合適的拓撲結構和元件參數(shù)，以平衡效率、成本和體積。