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  • 升壓降壓電路,升壓電路與降壓電路的區別介紹
    • 發布時間:2025-05-17 15:53:26
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    升壓降壓電路,升壓電路與降壓電路的區別介紹
    一、電路功能概述
    升壓電路專注于將低電壓提升至高電壓水平,常見于掃描電子顯微鏡、燈泡點亮保護、醫療器械等對高電壓有需求的領域。同時,在太陽能和風能領域,升壓電路可將低電壓直流電轉換為高電壓直流電,便于儲存或并網輸送。其工作原理是借助交流電源的周期性變化產生高電壓脈沖,經電感和電容儲能、濾波后輸出所需高電壓。
    而降壓電路的作用是將高電壓降低至設備所需的低電壓,常應用于電子設備和 LED 照明等領域,這些設備通常需要低電壓直流電源供電。降壓電路一般由開關元件和變壓器組成,其轉換效率較高,但元件成本也相對較高,因為需要較大的電感元件來降低電源波紋電壓。
    二、工作原理剖析
    (一)升壓電路
    升壓電路 降壓電路
    以BOOST電路為例,其關鍵元件包括電感(用于儲能)、MOS管(充當開關)、二極管(實現續流)和電容(起到儲能作用)。升壓電路的核心原理基于伏秒積平衡定理,即穩定狀態的電感在開關導通時間(電流上升段)的伏秒數,與開關關斷(電流下降段)時的伏秒數數值相等。
    具體分析如下:
    當MOS管導通時,電感儲能,此時Uon = Vin,導通時間ton = DT(D為占空比);
    當MOS管關斷時,電感釋放能量,二極管導通形成續流回路,此時Uoff = Vout - Vin,關斷時間toff = (1 - D)T。
    依據伏秒積平衡原理,Uon * ton = Uoff * toff,
    即Vin * DT = (Vout - Vin) * (1 - D)T,
    化簡可得Vout / Vin = 1 / (1 - D),
    由于D < 1,故Vout > Vin,實現升壓功能。
    在升壓電路設計中,續流二極管至關重要,它能防止輸出電壓倒灌至輸入端,避免電路損壞。
    (二)降壓電路
    升壓電路 降壓電路
    降壓電路的原理與升壓電路有相似之處,同樣從輸出和輸入電壓關系入手分析。其核心也是伏秒積平衡原理。
    具體而言:
    當開關元件導通(ON)時,電感電壓VL = Vin - Vout;
    當開關元件關斷(OFF)時,電感電壓VL = Vout。
    根據伏秒積平衡原理, (Vin - Vout) * DT = Vout * (1 - D)T,
    化簡得Vout = D * Vin,
    由于D < 1,故Vout < Vin,實現降壓功能。
    三、小結
    升壓電路與降壓電路在工作原理、應用場景及輸出電壓大小方面存在顯著差異。升壓電路利用電感儲能和伏秒積平衡原理,將低電壓提升至高電壓,適用于需要高電壓輸出的設備及新能源領域;降壓電路則通過控制開關元件的占空比,將高電壓降低至低電壓,廣泛應用于電子設備和照明領域,且轉換效率較高。在實際應用中,應根據具體需求選擇合適的電路類型。
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