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鋰電池升壓電路原理與設計

文章出處:公司動態(tài) 責任編輯:東莞杉茂電子科技有限公司 發(fā)表時間:2025-03-26
  

?鋰電池升壓是通過升壓電路(Boost電路)將電池輸出的電壓提升到所需電壓的過程。以下是詳細的實現方法和步驟:

1. 升壓電路基本原理

升壓電路的核心是 電感儲能釋放能量,利用開關元件(如MOSFET)的快速通斷,配合二極管和電容實現電壓提升。基本拓撲結構為 Boost拓撲

  • 輸入:鋰電池電壓(如3.7V)。

  • 輸出:更高電壓(如5V、12V等)。

  • 關鍵元件:電感、開關管(MOSFET)、二極管、電容、控制IC。

2. 升壓電路工作步驟

  1. 開關管導通階段

    • MOSFET導通,電流通過電感儲能,電感電流線性增加。

    • 二極管反向截止,負載由輸出電容供電。

  2. 開關管關斷階段

    • MOSFET關斷,電感電流不能突變,產生反向電動勢(極性反轉)。

    • 電感能量通過二極管釋放,與輸入電壓疊加,向電容和負載供電,輸出高壓。

  3. 重復開關

    • 通過PWM(脈寬調制)控制開關頻率和占空比,調節(jié)輸出電壓。

3. 關鍵元件選擇

  • 電感:決定儲能能力,通常選擇幾十μH到幾百μH(如22μH~100μH)。

  • 開關管:低導通電阻的MOSFET(如AO3400)。

  • 二極管:快恢復或肖特基二極管(如SS34),減少損耗。

  • 電容:低ESR的濾波電容(如陶瓷電容),穩(wěn)定輸出電壓。

  • 控制IC:如XL6009、MT3608等升壓芯片,集成PWM控制和保護功能。

4. 常用升壓方案

方案1:分立元件搭建Boost電路

  • 適用于小功率場景,需手動計算參數。

  • 示例電路:

    • 輸入:3.7V鋰電池。

    • 輸出:5V/1A。

    • 芯片:MT3608(效率>90%)。

方案2:集成升壓模塊

  • 直接使用現成模塊(如TPS61090、XL6009模塊)。

  • 優(yōu)點:免調試,帶過壓/過流保護。

方案3:多級升壓

  • 如需更高電壓(如24V),可級聯多個升壓電路或使用專用高壓IC(如LT8330)。

5. 設計注意事項

  • 效率優(yōu)化

    • 選擇低損耗元件(如同步整流IC)。

    • 高頻開關(500kHz~2MHz)可減小電感體積。

  • 穩(wěn)定性

    • 加入反饋電阻網絡(如分壓電阻)調節(jié)輸出電壓。

    • 輸出端加π型濾波(LC濾波)。

  • 保護功能

    • 過壓保護(OVP)、欠壓鎖定(UVLO)、過流保護(OCP)

6. 示例電路參數(3.7V→5V)

  • 芯片:MT3608

  • 電感:22μH

  • 二極管:SS34

  • 輸入電容:10μF

  • 輸出電容:22μF

  • 反饋電阻:R1=100kΩ, R2=33kΩ(輸出電壓公式:????=1.2?×(1+?1?2)

  • 7. 常見問題

    • 電壓跌落:檢查電感飽和電流是否足夠。

    • 紋波過大:增加輸出電容或優(yōu)化PCB布局。

    • 發(fā)熱嚴重:檢查二極管和MOSFET的損耗,或改用同步整流方案。


    通過合理設計升壓電路,鋰電池可高效驅動更高電壓的負載(如LED燈、電機、USB設備等)。如需具體電路圖或參數計算,可進一步說明需求!

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