原標(biāo)題：什么是升壓芯片？如何實(shí)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(zhuǎn)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(guān)控制，實(shí)現(xiàn)電壓的“升壓”轉(zhuǎn)換。

升壓芯片的工作原理

1. 基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

• 電感儲能：當(dāng)開關(guān)（如 MOSFET）導(dǎo)通時，電感儲存能量，電流線性增加。

• 能量釋放：開關(guān)斷開時，電感通過二極管向負(fù)載釋放能量，電感兩端產(chǎn)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(guān)鍵參數(shù)

• 占空比（D）：開關(guān)導(dǎo)通時間與周期的比值，決定升壓比。

Vout=1?DVin

• 開關(guān)頻率：影響電感、電容的尺寸和效率。

升壓與降壓的實(shí)現(xiàn)方式

1. 升壓（Boost）

• 應(yīng)用場景：

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

• 驅(qū)動高電壓負(fù)載（如 LED 背光、OLED 顯示屏）。

• 實(shí)現(xiàn)方式：

• 使用升壓芯片（如 TPS61021、MT3608），通過調(diào)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(yīng)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(shí)現(xiàn)方式：

• 使用降壓芯片（如 LM2596、TPS5430），通過 PWM 調(diào)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(yīng)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(shí)現(xiàn)方式：

• 使用升降壓芯片（如 TPS63000、LTC3440），通過四開關(guān)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)雙向電壓轉(zhuǎn)換。

升壓與降壓的對比

升壓芯片的典型應(yīng)用電路

1. 升壓芯片（如 TPS61021）

• 輸入：3.7V 鋰電池

• 輸出：5V / 1A

• 關(guān)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(guān)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(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電感選擇

• 根據(jù)開關(guān)頻率和電流紋波選擇電感值。

• 飽和電流需大于最大負(fù)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(fù)二極管。

3. 反饋與控制

• 通過反饋電阻分壓器調(diào)節(jié)輸出電壓。

• 集成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)確保穩(wěn)定性。

4. 效率優(yōu)化

• 降低開關(guān)損耗（選擇低 RDS(on) 的 MOSFET）。

• 優(yōu)化 PCB 布局，減少寄生參數(shù)。

總結(jié)

• 升壓芯片通過電感儲能和開關(guān)控制實(shí)現(xiàn)電壓升高，適用于電池供電設(shè)備和高電壓負(fù)載。

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

• 升降壓芯片結(jié)合兩者功能，適應(yīng)輸入電壓波動的場景。

• 設(shè)計(jì)時需根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和元件參數(shù)，以平衡效率、成本和體積。