[讨论] 给电池做升压电路需要注意什么(不用芯片)?

sfcsdc   2019-6-6 08:57 楼主

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?

 

回复评论 (31)

建议找二极管倍压电路相关设计资料

点赞  2019-6-6 09:15

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。

点赞  2019-6-6 10:22
引用: 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?

点赞  2019-6-6 10:28
引用: 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。

点赞  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

boost电路r0.png 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。

boost电路r2.png

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。

点赞  2019-6-6 10:43

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。

点赞  2019-6-6 10:49
引用: 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。

点赞  2019-6-6 11:03
引用: 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

鐢垫睜.png

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

  • 鐢垫睜.png
点赞  2019-6-6 11:09
引用: 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。

点赞  2019-6-6 11:15
引用: 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。

点赞  2019-6-6 11:20
引用: 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。

鏀硅繘.png 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

点赞  2019-6-6 12:46

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。

点赞  2019-6-6 12:48
引用: 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?

点赞  2019-6-6 12:57
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。

点赞  2019-6-6 13:10

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?

点赞  2019-6-6 13:23
引用: 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

点赞  2019-6-6 13:32
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。

点赞  2019-6-6 13:48

光是电压还可以    能量就那么多  转换哈有损耗   特斯拉  很好

射频【放大器】
点赞  2019-6-6 14:00
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。

 

555驱动二极管倍压电路.gif

点赞  2019-6-6 14:05
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