車載筆記本中升壓轉換器的工作原理及應用

引 言

信息社會的高速發展使人們對筆記本電腦的依賴與日俱增，希望能隨時隨地獲取信息，但筆記本電腦的使用時間總是不盡人意。有了車載電源，無論是在公路上，還是在野外，用戶均不必擔心自己的電腦因電力不足而無法工作。目前，市面上不少車載電源，是先將汽車蓄電池的12 V電壓升高到AC220 V，再通過電腦本身的適配器給筆記本供電。但是，兩次電壓變換導致效率降低，汽車蓄電池的電量很快被用光，導致車上其它用電設備工作異常。本設計是將汽車點煙器輸出的12 V直流電源直接轉換為可供絕大多數型號筆記本使用的19 V電壓，可調整的范圍在±0。5 V。輸入電壓的范圍在10 V～15 V。即使輸入電壓有較大的波動，輸出電壓也有較好的調節能力。

1 升壓轉換器的工作原理

汽車點煙器輸出的直流電壓為12 V，即使在發動機運行時也不超過13 .8 V，低于筆記本電腦通常所需的19 V電壓。利用升壓轉換器來完成電壓的轉換，基本電路如圖1 所示，它由電源開關T、二極管D、儲能電感L 和濾波電容C 組成。電感不斷充放電，感應電壓加到電源電壓上由此產生的輸出電壓就高于汽車點煙器所提供的電壓。

圖1 升壓轉換器電路結構

升壓轉換電路可看作受兩個開關控制，電源開關S 和二極管D。在任何特定時間內只允許其中一個開關閉合，電路的兩種工作狀態如圖2 所示。

(1)S 導通，D 截止時:輸入直流電源UIN經電感線圈L 和開關S 形成IIN電流通路。直流電源向電感充電，電感L 的電流線性增加，電能以磁能形式存儲在線圈中。此時，二極管D 反偏，輸出負載電流IOUT由原來存儲在電容C 上的能量來提供，如圖2(a)所示。

(2)S 截止，D 導通時:由于電感L 中的電流不能躍變，將在線圈中感應出如圖2 (b)所示的反極性感生電壓。因此，感生電壓的極性為左負右正。此時的二極管D 進入正向導通狀態，原來在S 導通期間存儲在電感線圈中的能量通過二極管D 提供給電容C 和負載RL 。C 在此階段充電的能量在下一個S 截止的期間提供給負載RL 。

圖2 升壓轉換器的原理:接通階段(a)和關閉階段(b)