锂电池升压电路原理与设计

​锂电池升压是通过升压电路（Boost电路）将电池输出的电压提升到所需电压的过程。以下是详细的实现方法和步骤：

1. 升压电路基本原理

升压电路的核心是 电感储能释放能量，利用开关元件（如MOSFET）的快速通断，配合二极管和电容实现电压提升。基本拓扑结构为 Boost拓扑：

• 输入：锂电池电压（如3.7V）。

• 输出：更高电压（如5V、12V等）。

• 关键元件：电感、开关管（MOSFET）、二极管、电容、控制IC。

2. 升压电路工作步骤

1. 开关管导通阶段：

   • MOSFET导通，电流通过电感储能，电感电流线性增加。

   • 二极管反向截止，负载由输出电容供电。

2. 开关管关断阶段：

   • MOSFET关断，电感电流不能突变，产生反向电动势（极性反转）。

   • 电感能量通过二极管释放，与输入电压叠加，向电容和负载供电，输出高压。

3. 重复开关：

   • 通过PWM（脉宽调制）控制开关频率和占空比，调节输出电压。

3. 关键元件选择

• 电感：决定储能能力，通常选择几十μH到几百μH（如22μH~100μH）。

• 开关管：低导通电阻的MOSFET（如AO3400）。

• 二极管：快恢复或肖特基二极管（如SS34），减少损耗。

• 电容：低ESR的滤波电容（如陶瓷电容），稳定输出电压。

• 控制IC：如XL6009、MT3608等升压芯片，集成PWM控制和保护功能。

4. 常用升压方案

方案1：分立元件搭建Boost电路

• 适用于小功率场景，需手动计算参数。

• 示例电路：

  • 输入：3.7V锂电池。

  • 输出：5V/1A。

  • 芯片：MT3608（效率＞90%）。

方案2：集成升压模块

• 直接使用现成模块（如TPS61090、XL6009模块）。

• 优点：免调试，带过压/过流保护。

方案3：多级升压

• 如需更高电压（如24V），可级联多个升压电路或使用专用高压IC（如LT8330）。

5. 设计注意事项

• 效率优化：

  • 选择低损耗元件（如同步整流IC）。

  • 高频开关（500kHz~2MHz）可减小电感体积。

• 稳定性：

  • 加入反馈电阻网络（如分压电阻）调节输出电压。

  • 输出端加π型滤波（LC滤波）。

• 保护功能：

  • 过压保护（OVP）、欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）

6. 示例电路参数（3.7V→5V）

• 芯片：MT3608

• 电感：22μH

• 二极管：SS34

• 输入电容：10μF

• 输出电容：22μF

• 反馈电阻：R1=100kΩ, R2=33kΩ（输出电压公式：${�}_{���}=1.2�\times (1+\frac{�1}{�2})$）

• 7. 常见问题

  • 电压跌落：检查电感饱和电流是否足够。

  • 纹波过大：增加输出电容或优化PCB布局。

  • 发热严重：检查二极管和MOSFET的损耗，或改用同步整流方案。

  ---

  通过合理设计升压电路，锂电池可高效驱动更高电压的负载（如LED灯、电机、USB设备等）。如需具体电路图或参数计算，可进一步说明需求！

  ​