给电池做升压电路需要注意什么（不用芯片）？

sfcsdc

给电池做升压电路需要注意什么（不用芯片）？ [复制链接]

 

最近在要做一个便携式设备，要把3V的电池升压到9V来给系统供电。

要求是用分离元件自己搭，mcu输出PWM来控制的。

由于是第一次做这种东西，请问有什么需要注意的。

最重要的指标是电池的使用寿命，因此怎么做才能效率最高？

 

topwon

建议找二极管倍压电路相关设计资料

gmchen

只有电压指标，没有电流指标，不要说没法做具体设计，有时候连方案都做不出来。

sfcsdc

topwon 发表于 2019-6-6 09:15 建议找二极管倍压电路相关设计资料

倍压电路可以直流转直流吗？

maychang

sfcsdc 发表于 2019-6-6 10:28 倍压电路可以直流转直流吗？

“倍压电路可以直流转直流吗？”

倍压电路，也称为电荷泵，可以直流转直流。

不过，没有输出电流指标，没法说应该注意什么，也没法说怎么做。

sfcsdc

感谢回复，我并不是要大家帮我设计，这是问问有没有什么要注意的。比如这个问题：

我做仿真时发现，理想情况下（电感导通电阻设置为0R），我50%的占空比可以正常把3.3V的电压转到6.6V

但实际上电感的电阻不为0，而且电池有内阻。

当设置电感的导通电阻为2R时，输出电压就只有3.3V左右了。

我分析是：由于电感电阻和电池内阻的存在，在mos管导通期间，给电感充电的电流变小了，故电感的储能少；

mos管关闭时，是输入电压加电感上的电压给输出的，电感上的电压很小，所以输出电压基本等于输入电压了。

 

请问这种问题该怎么解决呢？因为实际上电感肯定是有电阻的，而且电池也有内阻，并且放电能力有限。

captzs

你没有注意3楼的提示？现在电池容量相差很大，用什么电池；升到9V，要带的负载是1A，还是1mA，有了指标才有方案。

maychang

sfcsdc 发表于 2019-6-6 10:43 感谢回复，我并不是要大家帮我设计，这是问问有没有什么要注意的。比如这个问题： 我做仿真时发现，理想 ...

你的分析大致正确，因为电感储能不够，导致输出电压降低。

解决办法，一是减小电感的直流电阻(负载R1不过10欧，电感直流电阻2欧，效率太低)；二是增加占空比。

至于电池内阻，那是没有办法的。

sfcsdc

captzs 发表于 2019-6-6 10:49 你没有注意3楼的提示？现在电池容量相差很大，用什么电池；升到9V，要带的负载是1A，还是1mA，有了指标才有 ...

好吧，准备用这种锂亚电池

因为它自放电率小，并且在电量耗尽前都可以维持住电压不变，但缺点就是电流小。

大概会选个1Ah的容量的。

 

输出电流不用太大，10mA~100mA就行了

maychang

sfcsdc 发表于 2019-6-6 11:09 好吧，准备用这种锂亚电池 因为它自放电率小，并且在电量耗尽前都可以维持住电压不变，但缺点就是 ...

3V升高到9V，即使效率百分之百，你的电池也需要能够输出300mA电流。300mA电流对这种电池来说，不是很小的负载。

maychang

sfcsdc 发表于 2019-6-6 10:43 感谢回复，我并不是要大家帮我设计，这是问问有没有什么要注意的。比如这个问题： 我做仿真时发现，理想 ...

你的PWM信号由单片机产生，从仿真波形图中看，频率只有5kHz。这样电感量势必比较大，电感的直流电阻也大。如果提高PWM频率到25kHz以上甚至50kHz以上，电感量可以用得较小，电感的直流电阻也可以减小，这样效率可以提高一些。

sfcsdc

maychang 发表于 2019-6-6 11:20 你的PWM信号由单片机产生，从仿真波形图中看，频率只有5kHz。这样电感量势必比较大，电感的直流电阻也大 ...

我改进了一下电路，让输出电容的电压充到指定值后再给负载供电。

仿真用了一个运放做比较，实际电路准备用mcu的ADC采样输出电压，达到所需的值后再打开负载的路径

sfcsdc

这样做的话，不管电感的电阻和电池的内阻有多大，只是给输出电容充电慢一些，不停的充总会充到我所需要的值。

达到相应的值后再给负载供电。

maychang

sfcsdc 发表于 2019-6-6 12:48 这样做的话，不管电感的电阻和电池的内阻有多大，只是给输出电容充电慢一些，不停的充总会充到我所需要的值 ...

问题在于：开始为负载供电后，你的Boost输出电压就可能掉下来。输出电压掉下来之后，你还为负载供电不供电？

sfcsdc

maychang 发表于 2019-6-6 12:57 问题在于：开始为负载供电后，你的Boost输出电压就可能掉下来。输出电压掉下来之后，你还为负载供电不供 ...

是的，你看仿真图：

那个10R的电阻就是等效负载。

输出电压VF2达到指定的值后，

比较器的输出电压VF4就不停的切换，以维持输出电压在指定值。

仿真图中的VF2后面就基本不变了。

topwon

1,用锂亚电池要注意选用功率型的才能支持到大电流输出。（另外，锂亚电池有钝化现象，低功耗使用时要注意）

2，如果是100mA的输出，我觉得用二极管倍压电路应该还是可行，电路也简单，前提是看你对输出电压的精度、纹波、效率等要求是怎样的。

3，你用开关型的电路升压方案，按理应该要做反馈控制才好吧？

sfcsdc

topwon 发表于 2019-6-6 13:23 1,用锂亚电池要注意选用功率型的才能支持到大电流输出。（另外，锂亚电池有钝化现象，低功耗使用时要注意） ...

能更简单当然更好，实际上升压后只用一会儿就关了，并不是一直工作。

但我之前没接触过倍压电路，网上找的大部分都是交流转交流的。

直流转直流的不清楚怎么设计。

能不能推荐一些资料了解一下

topwon

sfcsdc 发表于 2019-6-6 13:32 能更简单当然更好，实际上升压后只用一会儿就关了，并不是一直工作。 但我之前没接触过倍压电路，网上 ...

直流转直流原理和交流电的倍压电路是一样的，还是要用一个开关去控制直流输入电压的通断，实际就变成交流输入了。

倍压电路的基本思路就是，在开管工作的正周期电容被充上电荷，负周期时由于二极管的单向导电特性而将电容与地之间隔离，电荷被转移到下一级，同时由于电源和被隔离电容是串联关系，所以电压倍增。

btty038

光是电压还可以    能量就那么多  转换哈有损耗   特斯拉  很好

topwon

sfcsdc 发表于 2019-6-6 13:32 能更简单当然更好，实际上升压后只用一会儿就关了，并不是一直工作。 但我之前没接触过倍压电路，网上 ...

你可以搜索一下 PWM驱动倍压电路。

比如这个电路，不过你已经有PWM信号了，就不需要555产生振荡源。

该电路可以提升直流电压，电路简单实用。IC1（NE555）连接成一个多谐振荡器，振荡频率约为8.5KHZ，输出的方波信号驱动T1、T2.。D1、C3、D2和C4组成倍压整流电路，C4两端的电压接近于T1、T2输出方波电压幅度的2倍，本电路中约为20V。电路的最大输出电流不超过70mA，当输出电流70mA时的输出电压是18V，这时转换效率为32%。

如果对电压输出要求高，输出端可连接78LXX系统稳压IC。