[超低输入电压升压电路解决方案]升压电路输入电压高于输出电压

核心提示便携式产品一般都采用电池供电,而因为成本和体积方面的考虑,在设计上有减少使用电池数量及体积的趋势。另外,亦因全球能源问题,各种各类的电池使用已备受关注了。当中包括太阳能电池及燃料电池。 而这样就会影响到电源电压比设备所需的工作电压为低。这时

便携式产品一般都采用电池供电,而因为成本和体积方面的考虑,在设计上有减少使用电池数量及体积的趋势。另外,亦因全球能源问题,各种各类的电池使用已备受关注了。当中包括太阳能电池及燃料电池。

而这样就会影响到电源电压比设备所需的工作电压为低。这时候,就必须要追加升压电路了。一般使用的是DC/DC升压转换器。

而在这超低输入电压的情况下,设计工程师就会面临以下的难题。

1开关器件的驱动问题。

2升压电路的启动问题。

3最大占空比MaxDuty的问题。

在这三个主要问题上,究竟有没有好的解决方法呢答案是肯定的。以下,我们会一一探讨。

开关器件的驱动问题

传统DC/DC的工作电压一般都在10V以上,而如果输入电压降到06V以下,DC/DC的内部电路不能正常工作。

以图为例,若开关DC/DC的驱动电压取自输入电源的话。当电源电压低于DC/DC驱动电压的时候,DC/DC便无法启动。

那么,若如图所示,在输出端取电又如何呢

同样,当电源电压低于DC/DC驱动电压,DC/Dc根本无法启动及进行任何升压动作。但是,若DC/DC一旦被启动,整个电路便可持续动作了。

升压电路的启动问题

在这时候,又带出了另外一个问题,就是在这样低输入电压的情况下如何启动这一颗DC/DC呢

这时,我们就需考虑增加一个启动电路。

精工电子有限公司(SII)推出的S-882Z系列充电泵产品就能使这个问题迎刃而解。

S-882Z系列按放电开始电压大小有4个品种:分别为18V、20V、22V及24V,在型号后缀中用18、20、22及24来区分。例如,S-882220是放电开始电压为20V的充电泵。

该系列主要特点:

输入电压V:N范围:

在Ta=-30~+60℃时为03~30V,

在Ta=-40~+85℃时为035~30V,

工作时的消耗电流在VIN=03V时为05mA(最大值);

有关闭控制,在关闭状态或称休眠状态时耗电小于06μA(VIN=03V);关闭控制电压为放电开始电压加01V(≤30V);内部振荡器频率350kHz;外部仅接一个启动电容(CCPOUT),

小尺寸SOT-23-5封装;无铅。

S-882Z的内部结构如图所示。

下面,我们就来具体看看S-882z的工作原理。

1 对S-882Z系列的VIN端子输入03V以上的电压时,振荡电路就可以开始工作,并从振荡电路输出CLK信号。

2 通过此CLK信号来驱动充电泵电路,并在充电泵电路中将VIN端子的电压转换为升压电压。

3 从充电泵电路输出的升压电压,会缓慢地充电到与CPOUT端子相连接的启动用电容器(CCPOUT)中,因此,CPOUT端子的电压会缓慢地上升。

4 当CPOUT端子电压(VCPOUT)达到放电开始电压(VCPOUT1)以上时,转换器(COMP1)的输出信号就会从高电位转变为低电位。因此,处于“关”的状态的放电控制开关(M1)会转变为“开”的状态。

5 M1变为“开”的状态之后,CCPOUT处所充电的升压电力会从OUT端子处开始放电。

6 由于放电,当VCPOUT降低到放电停止电压(VCPOUT2)时,M1就会转变为“关”的状态而停止放电。

7 当VM端子电压(VVM)达到开/关控制电压(VOFF)以上时,转换器(COMP2)的输出信号(EN-)就会从低电位转变为高电位。因此,振荡电路会停止工作,并转变为休眠状态。

8 当VVM不能达到VOFF以上时,会利用来自充电泵电路的升压电力来对CCPOUT进行再充电,并返回到(3)的工作。

S-882Z系列主要应用于太阳能电池、燃料电池等低压电源的升压;RF标签内部的电压升压(如用于高速公路收费系统);为间断工作系统提供电源。

最大占空比 MaxDuty的问题

对与超低输入升压电路来说,为了取得高的输出电压,必须要有大占空比的支持。占空比(Duty)的计算公式是:Duty=Ton/(Ton+Toff)。

在连续电流模式下,占空比(Duty)的计算公式为Duty=1-Vin/Vout/。按照这个公式来计算,如果是输入05V时而输出5V的升压电路,最大占空比为90%,一般的升压电路的占空比为80%~90%,这样是不能完全满足要求的。

对于这个问题,我们可以考虑采用SII的高倍率升压DC/DC S-8337B,其最大占空比就能达到94%。S-8337B的主要特点:输入电压为18-60V;基准电压为10~±15V;工作电流为05mA(max);振荡频率为47~200kHz,能在外部设定;最大占空比为75%94%,也可以外部设定;UVLO,软启动,外部相位补偿设定;动作温度范围为-40~+85℃;采用TSSOP8封装。

完整的解决方案

一个超低电压电源管理系统需要启动电路和升压电路的完美配合,用S-882Z系列配合S-8337B系列就能达到这个目标。图为利用SII的S-882224和S-8337BAJA构成的超低输入电压升压电路,图8为该电路在05V输入情况下的效率曲线。

从图中可以看出,在这10倍升压的情况下,而又需要达到200mA的输出电流,该电路的输出效率仍可达到80%以上,这已经是一个具突破性的方案了。

同步整流技术

DC/DG变换器的损耗主要由5部分组成:功率开关管的损耗,高频变压器的损耗,输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下,整流二极管的导通压降较高,输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达10~12V,即使采用低压降的肖特基二极管(SBD),也会产生大约06V的压降,这就导致整流损耗增大,电源效率降低。

同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET,来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC/DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。

在传统的次级整流电路中,肖特基二极管是低电压、大电流应用的首选。其导通压降大于04V,但当通信电源模块的输出电压随着通信技术发展而逐步降低时,采用肖特基二极管的电源模块效率损失惊人,在输出电压为5V时,效率可达85%左右,在输出电压为33V时,效率降为80%。

在低输出电压应用中,同步整流技术有明显优势。功率MOSFET导通电流能力强,可以达到60A以上。采用同步整流技术后,次级整流的电压降等于MOSFET的导通压降,由MOSFET的导通电阻决定,而且控制技术的进步也降低了MOSFET的开关损耗。

想知道这个电路是如何实现升压的?

高峰用电时电压超低,说明:

1、低压线路比较长,线路电阻较大;

2、低压负荷比较大,线路压降比平时增大;

3、用电设备功率因数比较低,增大了线路压降;

4、变压器容量小,导致变压器二次输出电压低。

上面前三个原因其实就是一个原因,线路比较细,导线电阻比较大,导致线路末端电压低,这需要更换大截面导线来解决;对这种情况,是电力公司资产的线路,更换导线的费用不需要大家出,但属于用户自己的线路,其改造费用需要自己筹措。对变压器容量小的情况,一般来说,变压器等资产应是电力公司的,更换变压器需要电力公司来更换,这种情况是不需要费用的,你只需联合大家共同呼吁即可。

居民用户增容是不需要手续的,换大容量电表解决不了线路细的问题。你可以自己检查一下,看高峰用电时变压器出口的电压是否合格,不合格就是变压器小了,应该更换,但这不是你一家的事,要联合大家一起找,对电压不合格期间,对你造成不良影响的,可减交部分电费(有规定);若电压合格,再检查你总表处电压是否合格,若不合格,就应该更换该总表到变压器出口这段低压线路,费用由资产归属分摊;若电压合格,问题就出在总表到你自己这段上了,你可以架一根临时线,带你自己的设备,应该能够解决你的问题。

改线路是冶本的方法,买交流稳压器是冶标的方法。在电压很低时,稳压器也没有好的效果

低电压变高电压!

升压电路是一种能够将低电压升高到高电压的电路,它实现了电能的转换。在最基本的升压电路中,电压输入端与输出端之间通过一个变压器来实现升压。

变压器工作原理

变压器是一种利用电磁感应原理互相作用的电器。变压器内部主要由两个线圈,即主线圈和副线圈组成。当主线圈中有电流通过时,就会产生磁场。这个磁场会穿过变压器的磁心并感应出副线圈中的电动势,从而产生输出电压。

如果在变压器两侧的线圈匝数不同,那么输出电压就会比输入电压高。这个电压增加的倍数就称为变压器的变比。例如,如果变压器的变比为2:1,那么在输入电压为10V的情况下,输出电压就会是20V。

升压电路基本原理

在升压电路中,变压器是关键元件。在这个电路中,低电压的输入端连接到变压器的主线圈上,而高电压的输出端连接到副线圈上。通常情况下,在低压一端的电源提供直流电,而变压器则将这个电压升高到更高的值,使得高压输出端可以向电路中提供电能。

通过控制变压器的变比,就可以调节输出电压的大小。同时,升压电路还可以配备额外的电容、电感以及二极管等元件,以达到更好的电路效果。

需要注意的是,升压电路中的重要元件,如变压器在使用时应该注意适当的选型和安全性。同时,还需要根据电路需求设计合适的保护电路,以确保电路的安全性和稳定性。

1、先用逆变器(普通电器商店有售)把12V的直流电变换成220V的交流电,再通过升压变压器(普通电器商店有售或者自制)把220V的电压变成500伏的电压。2、如果需要临时的500V直流高压,可采用下列方法得到:准备42只规格为16V、100UF的直流电容器,正、负极彼此相接构成串联电容器组,而后用12V蓄电池依次为各个电容器充电,在电容器组的两端即可得到500V直流高压。3、增减电容器数量和容量,可以得到不同的电压。

 
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