直流升壓轉換器

直流升壓變換器 中文名 直流升壓轉換器外文名DC Boost converter學 科電氣工程

直流升壓變換器也稱為boost變換器或直流升壓斬波器，是可以提升電壓的DC-DC轉換器，其輸出（負載）電壓會比輸入（電源）電壓要高。升壓變換器是屬於至少有二個半導體元件（一個二極管及一個晶體管）及至少一個儲能元件（電感器）的開關電源。為了降低電壓漣波，會在輸入端及輸出端加裝用電容器製作（有時也會配合電感器）的濾波器。

目錄

簡介

直流升壓變換器 的電源可以用任何適合的直流電源，例如電池、太陽能板、整流子或是直流發電機等。DC-DC轉換器可以將某個電壓的直流電轉換為不同電壓的直流電。直流升壓變換器是會提高電壓的DC-DC轉換器，其輸出電壓會較輸入電壓要高。不過因為功率.必須守恆，即使在假設效率為100%的條件下，其輸出電流都會小於輸入電流。

歷史

開關電源為了要有高效率，其開關需要快速的打開及關閉，而且損失要低。1950年代商用半導體開關的發明對開關電源非常重要，因此像升壓變換器之類的開關電源才得以進行。主要的DC-DC轉換器技術是在1960年代初期，可以購得半導體開關時發展的。航天產業需要體積小、輕量化而且高效率的電源轉換器，因此開關電源快速發展。像開關電源之類的切換式系統在設計上是一大挑戰，因為其型態和開關何時導通、何時斷路有關。加利福尼亞理工學院的R.DMiddlebrook在1977年出版了現今使用的DC-DC轉換器模型。Middlebrook將每一個開關狀庇下的電流組態用一種叫做狀態空間平均（state-spaceaveraging）的方式加以平均。因此將二個（開關導通時、開關斷路時）不同的系統方程式變成一個。新的模型帶來有見地的設計方程，也帶動了開關電源的成長。

應用

TI計算機上的升壓變換器，可以從二顆AA電池提供的2.4V電源提升到9V.電池供電的系統一般會將電池串聯來提較高的電壓，不過在許多高電壓的應用中，因為空間限制，無法用足夠多個的電池串聯到所需的電壓。升壓變換器可以提升電壓，減少所需的電池數量。像電動車及照明系統就是利用電池再配合升壓變換器供電的系統。NHW20的豐田普銳斯混合動力車使用500V的電動機，若沒有升壓變換器，需要使用將近417個電池來驅動電動機，不過豐田普銳斯只用了168個電池，再利用升壓變換器將電池總電壓從202V提升到500V。升壓變換器也可以用來作一些較小型設備的供電，例如便攜式照明系統，像白光LED一般需要3.3V才能發光，配合升壓變換器可以用鹼式電池提供的1.5V電壓，升壓後再供電。有一種稱為焦耳小偷的電路就是利用未穩壓的直流升壓變換器作為增壓的機制。此電路架構用在低電壓的電池應用中，目的在於利用升壓變換器來取得電池中殘餘的電力。當電池幾乎沒電時，因為電壓不夠，無法驅動一般負載，此時電池的殘餘電力就浪費了。