【电源篇】升压电路 Boost——工程师原创应用笔记

【编者按】本文以升压拓扑结构为例进行讲解，对拓扑结构进行详细分析，再通过作者的项目实践，将器件选型、方案设计、原理图和PCB设计等进行详细解说，升压Boost是电路设计常用的电路之一，需要我们深入的理解拓扑结构，设计要点，设计原理图与PCB时，才能得心应手。

一、拓扑结构

1、升压拓扑如上图，要想掌握升压电路，必须深刻理解拓扑结构，几乎所有升压Boost都是基于此拓扑结构；

2、环路一，开关闭合时的电流路径，此时电源给电感充电，负载由电容供电；环路二，开关断开时的电流路径，电源与电感同时给电容充电，给负载供电，起到升压效果；

3、闭合环路，变化的电流产生磁场，为了降低EMC，设计PCB时，环路设计应该尽量小，同时，不要干扰了模拟电路，比如反馈回路、增益补偿、使能部分等；

3、为了降低功耗，功率电感应该选取低DCR的；整流二极管D选取肖特基二极管；

4、为了降低输出纹波，电感值、电容值需要选择合适的值，一般datasheet有推荐。 电感值过小，存储能量不足，导致电压升不上去，电感值过大，导致负载响应速度变慢，因此，电感需要选择合适的值；电容值过大，导致开机时充电电流过大，容易导致电感饱和或电源无法启动，电容值过小，导致纹波过大，因为开关闭合时，负载完全由电容供电，因此，电容需要选择合适的值。

5、为了降低EMC，环路设计尽量小，输入部分可以增加π型滤波器，磁珠，电感部分可以增加RC高频吸收器;

6、根据需要，输入部分需要增加TVS抗浪涌，防反接保护电路，如果输入电容很大，避免上电时充电电流过大，可以考虑增加PTC电阻。

7、升压IC本身没有短路保护功能。常温环境下，可以输入电源做限流保护或输出电路加PTC进行限流；高温环境下，PTC效果不佳，此时最好输入电源限流保护，比如采用18650电池，电池保护IC具有限流、短路等保护。

二、选型

1、选型依据:输入与输出电压，平均电流，最大电流，封装，成本等；

2、品牌很多，像TI、MPS、南京微盟、UTC等，可以上中电快购查找购买>>

3、本人比较喜欢用MPS的，性价比不错，项目实战主要以MPS的MP1540与MP9185为例，其它型号，设计方法大同小异。

三、项目实战

1、原理图设计

说明：MP1584升压电路，支持12V/200mA电流输出。

说明：MP9185升压电路，支持30W输出

设计说明：

1、输入部分增加TVS，防浪涌；

2、输入部分增加了防反接肖特基二极管，防止电源反接烧IC，如果输入电流大的话，可以使用PMOS管做防反接设计；

3、MP9185输出部分增加了PTC限流保护，限流2A；

4、功率电感的饱和电流，最好大于升压IC内置开关的限制电流，至少需要大于开机时，对输出滤波电容的充电

2、PCB设计

设计说明：

1、开关环路尽量小，稳定环路，降低EMC；

2、模拟器件尽量靠近IC，同时避免开关环路的干扰；

3、FB取样点在输出滤波电容上，提供环路稳定性；

调试：

1、确保焊接无误，上电之前，可以用万用表测量输入与输出部分对地的阻抗，防止短路，或取样电阻焊接错误；

2、上电前，直流电源限流保护；

3、万用表测试输出电压是否正常，如果不正常，检测器件焊接；

4、示波器测开关波形，与datasheet参照，确保开关波形正常；

5、输出短路，输入反接等保护测试；

6、老化测试。

四、小结

升压Boost是电路设计常用的电路之一，需要我们深入的理解拓扑结构，设计要点，设计原理图与PCB时，才能得心应手。 

升压Boost涉及的知识点很多，本文只是简要的介绍了下，仅仅起到抛砖引玉的作用，日后设计过程中，需要不断的总结经验，沟通交流，以达到真正的理解，灵活运用。

作者介绍：刘工程师（笔名），在软硬件技术上有10年的经验，在单片机的经验更是突出，解决过多个单片机难题，可接单片机和软件开发等项目。目前在开讲单片机的教学，教程会在我爱方案网更新，敬请期待！公众号【硬件家园 】

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