一种低压DC-DC升压电路的实现

　　式中： R_t─ 定时电阻（Ω）； Ct─定时电容（F）； D_max─ 最大占空比； f─ 开关频率（Hz）。

　　（3） 变压器设计。变压器是DC-DC 变换的重要元件， 主要技术参数是初次级匝数比（n=N_p/N_s） 和初次级的电感量（L_p, L_s）。变压器的初级匝数和次级匝数分别为：

　　N_p≥U_imaxD_max/2 B_mA_e

　　N_s= （U₀+U_F） N_p/U_iminD_max

　　式中： U_imax─最大输入电压（V）； U_imin─ 最小输入电压（V）； B_m─ 饱和磁通密度（T）； A_e─磁芯截面积（m²）；U_F─整流管正向压降（V）； U₀─ 输出电压（V）。

　　输出部分的设计。输出部分主要是输出滤波电感L和输出电容C 构成的LC 低通网络， 电感量和电容值：

　　L≥（U₀+U_F（1-D_min））/△L_L

　　C≥△L_L/8fU_0max

　　式中： △L_L─电感脉动电流， 一般取值△L_L= （10%~25%; I_0max（A）； D_min─最小占空比； U_0max─输出最大纹波电压（V）。

　　（4） 开关管和整流管的选取。开关管的最大电流I_pmax由下式求得：

　　I_pmax=（I_0max+△L_L/2） +I_MN_p/N_s

　　式中： I_M─励磁电流（A）； I_0max─ 变压器最大输出电流（A）。开关管耐压为： U_B≥2U_i.整流管的最大峰值电流I_FM为： I_FM≥I_omax+△L_L/2.整流管的反向截止电压U_RRM≥2U_imax。

　　1.3 可靠性设计

　　可靠性设计主要是对电路中的功率元器件进行降额设计和热设计。降额设计可参照产品使用手册， 保证其参数的合理应用， 如电压、电流参数的选用留有一定的余量， 这对可靠性指标的保证有很大好处； 热设计可在设计过程中应用合理有效的措施使电源的温升降至最低， 提高其可靠性， 而在低温的环境下， 对器件的温度级别进行适当的选择， 对电容、磁芯等器件在满足输出指标的低温特性问题上也进行适当的考虑， 确保电源的可靠工作。

　　（1） 功率元器件的降额设计。由设计公式计算出各元器件的实际要求数值， 按降额使用的要求选取元器件。

　　磁性元件的设计： 变压器和输出滤波电感是DC-DC变换器的主要发热源， 承载着很大的功率， 本电路变压器选用的EE55 型磁芯， 电感选用的4H399 型磁环。

　　整流管： 本电路输出电压高、电流较小， 选用高耐压的快恢复二极管。其具有很好的开关特性， 它的正向压降（U_F）随温度的升高而降低， 可方便的串、并联使用，可降低整流管的导通损耗， 有利于电路的效率。本电路输出电压为100V, 输出电流为10A.因此， 选用快恢复二极管DSEI2×61-12B.

　　开关管： 功率MOSFET 具有开关速度快、损耗低、驱动电流小、无二次击穿现象、过载能力强、抗干扰能力强等优点， 广泛应用于高频开关电源。当输入电压为低压19.2 时， 流过开关管的峰值电流取Ip≈72A; 输入电压为高压28.8V 时， 漏源电压UDS=2×28.8+U 尖峰（尖峰是变压器漏感产生的）。

　　（2） 热设计。只有减小热阻， 提高效率， 才能提高电路的可靠性。电路的发热元件主要是开关管、变压器、整流管和电感等， 设计方面采取的措施包括：

　　①在散热器上合理分布热源， 将上述元器件分开摆放；②功率器件与散热器的连接面均匀涂抹导热硅脂， 减少热阻， 增加热传导； ③ 进行热分析计算和热设计， 确定散热器的尺寸、风机风量的大小及风道的设计。

　　1.4 电路试验结果

　　通过对该DC-DC 搭试电路的反复试验和相关指标测试， 其结果基本满足设计要求。电路性能指标的测试数据见表2.该电路的主要不足之处在于变换电路和变压器的漏感处理不理想， 导致初级MOSFET 上承受的峰值电压太高， 输入电压为高压28.8V 时最大可达150~160V, 采用的RC 吸收电路发热严重功耗大， 同时电路的效率偏低， 需要对电路进一步的优化和改进。