如何从单节锂离子电池产生高压？

对于设计工程师来说，处理需要从低电压到高电压的应用程序可能会非常艰巨。但是，如果我们对磁学和电源架构有基本的了解，则不必如此。

一些需要从低电压获得高电压的更常见应用包括手机充电器；备用电源；用于电视、显示器、激光器、复印机和隔离式栅极驱动器等消费类应用的低成本多电源。

最简单的解决方案是使用反激式转换器，它在输入和输出之间使用电流隔离，可以转换 AC/DC 或 DC/DC。反激式基本上是一个升降压转换器，其中设置了电感器以形成变压器。在设计中，变压器用于倍增电压，但也很有用，因为它增加了隔离设计的好处。例如，当在输入和输出处使用浪涌抑制部件时，通过全线隔离，它有助于在所有模式下连续过滤电源线噪声或保护敏感电路甚至人体在触摸设备时免受冲击。

当反激转换器的初级开关闭合时，变压器的初级侧连接到输入电压源。随着电流和磁通量的增加，能量存储在变压器中。当初级开关打开时，变压器中的能量衰减并且变压器的次级侧电压变为正，允许电流从变压器流过正向偏置二极管。能量为输出电容充电，输出电容为负载点供电。

这种操作允许转换器产生比电压源更大的电压输出，而无需大量额外的电路、组件或复杂性。变压器的匝数比和占空比决定了输出电压的大小。反激式转换器可以是电压模式或电流模式，但电流模式更常见，因为它更容易稳定。两种架构都需要能够在不破坏电流隔离的情况下测量输出电压（如果不需要电流隔离，则可以使用简单的分压器）；有几种方法可以实现这一点。一种常见的方法是在次级侧使用光耦合器。低成本应用中常用的另一种方法是使用初级侧电压，通过直接监控或使用第二个绕组进行监控。

为了演示反激式转换器的操作并支持我们客户的设计，我们构建了用于高压激光闪存驱动器的 TI Designs Low V IN小型反激式参考设计（图 1）。该设计是一种 1.2W 隔离反激式设计，支持 3.3V 至 6V 的极低 V IN并且能够在 120V 输出时提供 10mA。该设计采用LM3481升压控制器集成电路 (IC)，在电流模式下工作，可同步到 100 KHz 和 1 MHz 之间的任何频率。

LM3481器件是一款多功能低侧N-FET高性能控制器，用于开关稳压器。该器件适用于需要低侧FET的拓扑结构，如升压，反激，SEPIC等。 LM3481器件可以在极高的开关频率下工作，以减小整体解决方案的尺寸。通过使用单个外部电阻或将其与外部时钟同步，可将LM3481器件的开关频率调整为100kHz至1MHz之间的任何值。除逐周期电流限制外，电流模式控制还提供卓越的带宽和瞬态响应。可通过单个外部电阻对电流限制进行编程。

LM3481器件具有内部保护功能，如热关断，短路保护和过压保护。省电关断模式可将总电源电流降至5μA，并允许电源排序。内部软启动限制了启动时的浪涌电流。

10引脚VSSOP封装

内部推挽式驱动器具有1 A峰值电流能力

电流限制和热关断

使用电容器和电阻器优化频率补偿

内部软启动

电流模式操作

可调节欠压锁定带滞后

轻负载下的脉冲跳跃

该设计建立在两层板上，是一种简单、低物料清单、低成本的设计，可提供隔离输出。由于它通常是整个解决方案中最昂贵的部分，因此在两层印刷电路板 (PCB) 上开发设计有助于减少基于消费者的应用中的系统实施挑战。

图 1：用于高压激光闪光的低输入电压、小尺寸反激式参考设计

该参考设计使用可支持 3V 至 42V 输入电压的器件。通过定制设计，可以提高输出电压和额定功率。有关整体系统效率，请参见图 2。

图 2：使用LM3481升压控制器的效率

LM3481升压控制器非常适合反激式设计，因为它高度灵活、易于设计并提供较小的解决方案尺寸。