什么是升压电路？一文详解电感升压电路的原理

自举电路也叫升压电路，是利用自举升压二极管，自举升压电容等电子元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高，有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。

原理

举个简单的例子：有一个12V的电路，电路中有一个场效应管需要15V的驱动电压，这个电压怎么弄出来?就是用自举。通常用一个电容和一个二极管，电容存储电荷，二极管防止电流倒灌，频率较高的时候，自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容上的电压，起到升压的作用。

自举电路只是在实践中定的名称，在理论上没有这个概念。自举电路主要是在甲乙类单电源互补对称电路中使用较为普遍。甲乙类单电源互补对称电路在理论上可以使输出电压Vo达到Vcc的一半，但在实际的测试中，输出电压远达不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一个高于Vcc的电压。所以采用自举电路来升压。

常用自举电路(摘自fairchild，使用说明书AN-6076《供高电压栅极驱动器IC 使用的自举电路的设计和使用准则》)

开关直流升压电路(即所谓的boost或者step-up电路)原理

the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。基本电路图见图1.

假定那个开关(三极管或者mos管)已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。

在充电过程中，开关闭合(三极管导通)，等效电路如图二，开关(三极管)处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

如图，这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。当开关断开(三极管截止)时，由于电感的电流 保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电， 电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电感量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 [2]

P 沟道高端栅极驱动器

直接式驱动器：适用于最大输入电压小于器件的栅- 源极击穿电压。

开放式收集器：方法简单，但是不适用于直接驱动高速电路中的MOSFET。

电平转换驱动器：适用于高速应用，能够与常见PWM 控制器无缝式工作。

N 沟道高端栅极驱动器

直接式驱动器：MOSFET最简单的高端应用，由PWM 控制器或以地为基准的驱动器直接驱动，但它必须满足下面两个条件：

VCC

浮动电源栅极驱动器:独立电源的成本影响是很显著的;光耦合器相对昂贵，而且带宽有限，对噪声敏感。

变压器耦合式驱动器:在不确定的周期内充分控制栅极;但在某种程度上，限制了开关性能。但是，这是可以改善的，只是电路更复杂了。

电荷泵驱动器:对于开关应用，导通时间往往很长;由于电压倍增电路的效率低，可能需要更多低电压级泵。

自举式驱动器:简单，廉价，也有局限;例如，占空比和导通时间都受到刷新自举电容的限制。需要电平转换，以及带来的相关问题。

电感最广泛的使用场景在供电，升压电路和降压电路，都需要有一颗电感来储存能量和释放能量。很多小白朋友都太清楚电感升压电路的原理，所有的升压和降压电路，都用到了“电感电流不能突变”这个重要原理。即电感的中的电流是有惯性的，这个惯性就是电感储存的能量。

示例的LCD屏的串联背光升压电路中，升压IC主要通过LX脚来控制电感上的开关。在电疗仪升压电路中通过单片机的PWM口来控制电感的开关。

单纯看文字不容易看得懂，我们用图示来标明电流的走向。

(这里强调一下二极管的“单向导通”的特点，二极管中的电流只能朝一个方向走，反向是不能通过电流的。)

首先，开关打开，电感对地短路，电感内部产生电流。(芯片内部有开关，另一张图的三极管也是起到开关的用途)

然后，开关关闭，电感对地的电流被截断，但是电感上的电流不能立刻消失，需要找到泄放途径，于是就跑到负载端去了。负载消耗不了那么多电流，于是电感的电流就变成了负载两端的电压，把电压升上去了。

下一个循环，开关打开，电感产生电流，虽然二极管右侧电压比左侧高，但是无法反向流过去，就维持了高电压。

然后开关再关闭，电感再向负载释放能量，电压继续上升。如此循环，电感不断的充电放电，为二极管后段提供脉冲能量。

通过控制开关打开和关闭的时间比例，就可以控制有多少能量从电感输出。这就是通过改变控制信号的占空比，来适应负载的变化，使电压始终维持在需要的数值。

对于普通升压电路(上图左侧)，有负载、有过压保护(OVP)、也有电压检测，电压会上升到一个稳定值。

对于电疗仪电路这种简易升压电路(上图右侧)，人体电阻在兆欧级别，基本相当于开路了，每一次电感的充放电，都会把二极管后段的电压往上提升，如果用示波器测量后段电压，会是一个阶梯状上升的形状。通过控制开关的次数，可以控制电压升高的幅度，最高可以超过200V。因为电量很少，人体只会感受到轻微电击，不会造成危险。