哪个效率更高:升压或降压开关稳压器?

电器工程 电压调节器 开关损耗
2022-01-09 20:31:46

我有一个锂电池组电路,可将 4.2V(两个 4.2V 电池并联)转换为 5V。另一种选择是使用从 8.4V(两个 4.2V 电池串联)到 5V的降压转换器。考虑到两个引用的电路都很好地实现,在功耗方面哪个选择更有效?

我正在寻找一些一般规则,因为“降压总是比升压更可取”或“绝对电压差很重要”等。

3个回答

升压转换器的效率通常低于降压转换器,但也不高。根本原因与导通期间电感电流直接流向地有关,而不是像降压转换器那样通过负载。有一篇 EE-Times 文章提到了这一点:解读开关升压转换器中的功率损耗

然而,一般来说,由于电感电流在导通时间流向地,只有一小部分(关断时间与周期的比率)流向输出端,如图 2 中的脉冲电流所示(这就是升压转换器通常较少的原因比降压转换器更节能)

图 2. 升压转换器的电流组成和分布

由于效率差异并不显着,因此您可能会更好地决定其他标准,而不是单独的调节器效率,包括:

  • 充电器复杂性(单节电池更简单)。
  • 成本
  • 尺寸
  • 串联电池将受到其最弱电池的限制。
  • 并联的电池往往会相互充电,并且由于化学过程会影响效率。
  • 由于输入电流较高而电压较低(并联电池)导致的损耗。

电池通常不太喜欢直接并联,因为开路电压的任何不匹配都会导致较高电压的电池将电流馈入较弱的电池。如果一个人正在使用可充电电池并且充电状态足够接近,这可能只会导致电池试图相互平衡。然而,当使用原电池时,或者如果充电状态不是特别接近,这种电流可能对两个电池都有害。

串联电池通常更安全,前提是在任何电池的电压低于其最低安全水平之前切断电流。对于原电池,最低安全水平大约为 0 伏(担心的不是“损坏”没电和无用的电池,而是反向驱动原电池可能会将有害化学物质倾倒在附近的电路上)。对于可充电电池,最低安全电压要高得多(在该点以下耗尽电池可能会大大加速磨损)。

与串联或并联电池连接产生的问题相比,升压与降压转换效率的任何差异往往很小。

升压和降压理想化转换器完全相同。

该电路如图所示,而不是放置二极管,而是使用范围等效的理想 2 位开关。该电路等效于降压和升压转换器。

降压和/或升压转换器不是降压-升压

该电路以两种方式工作,从左到右作为降压转换器,从右到左作为升压转换器。

因此,我认为它们之间的效率应该没有任何差异,但是更多的专家观众可能会基于其他考虑有不同的意见。