升压转换器计算器：DC-DC 升压设计
计算升压转换器电路设计中的占空比、电感电流、输入电流和效率。
输入输入电压、输出电压、开关频率、电感值和负载电流，即可设计你的 DC-DC 升压转换器。
升压转换器计算器：DC-DC 升压设计
计算升压转换器电路设计中的占空比、电感电流、输入电流和效率。
关于升压转换器计算器
升压转换器，也称为升压型转换器，是一种 DC-DC 开关电源拓扑，可输出高于输入电压的电压。它是电力电子中三种基础非隔离变换器拓扑之一，另外两种是降压（buck）和升降压（buck-boost）转换器。升压转换器广泛用于电池供电设备、LED 驱动器、汽车电子、太阳能系统，以及任何供电电压低于负载所需电压的场景。
基本的升压转换器由电感、开关（通常是 MOSFET）、二极管、输出电容和控制电路组成。在开关导通期间（持续时间为 D×T_s，其中 D 为占空比，T_s = 1/f 为开关周期），电流在电感中建立，并以磁场形式储存能量。在关断期间（(1−D)×T_s），开关断开，电感通过二极管将储存的能量释放到输出电容和负载中，从而将输出电压提升到高于输入电压的水平。
在连续导通模式（CCM）下，电感电流始终不会降为零，理想电压变换比为 Vout/Vin = 1/(1−D)。整理可得占空比 D = 1 − Vin/Vout。例如，将 3.7 V 升压到 5 V 时，占空比为 1 − 3.7/5 = 0.26，即 26%。由于随着变换比增大，占空比会逐渐逼近 1，因此过高的变换比在开关时序限制和导通损耗增加的影响下会变得不切实际。
电感电流纹波 ΔIL = Vin × D / (L × f) 决定了电感电流围绕平均值振荡的幅度。更大的电感 L 或更高的开关频率 f 会减小纹波，从而提高效率并降低输出电压纹波。峰值电感电流 IL_peak = Iin + ΔIL/2 不能超过电感的饱和电流额定值。在理想无损变换器中，输入功率 Pin = Vin × Iin 等于输出功率 Pout = Vout × Iout，因此平均输入电流为 Iin = Pout/Vin。
真实转换器会因 MOSFET 导通电阻、二极管正向压降、电感串联电阻和开关损耗而产生损耗，因此实际效率 η < 100%。本计算器按理想器件计算；如需估算真实情况，可将理想输入电流乘以 1/η。
此工具对电力电子工程师、爱好者和学生都很重要，可用于设计电池管理、物联网设备、LED 照明或可再生能源应用中的升压转换器电路。
升压转换器设计示例
展示升压转换器参数计算的实际场景。
| tool.boost-converter-calculator.examples.colInput | 关键结果 | 应用场景 |
|---|---|---|
| Vin = 3.7 V, Vout = 5 V, f = 500 kHz, L = 47 µH, Iout = 0.5 A | D = 26%, ΔIL ≈ 0.041 A, Iin ≈ 0.676 A | 锂离子电池升压到 USB 5 V。较低占空比和较高频率可保持较小纹波。 |
| Vin = 12 V, Vout = 24 V, f = 100 kHz, L = 100 µH, Iout = 2 A | D = 50%, ΔIL ≈ 0.6 A, Iin ≈ 4 A | 12 V 升至 24 V 的汽车转换。对许多控制器而言，50% 占空比是实际可行上限。 |
| Vin = 8 V, Vout = 18 V, f = 200 kHz, L = 68 µH, Iout = 1.5 A | D ≈ 55.6%, ΔIL ≈ 0.327 A, Iin ≈ 3.375 A | 太阳能 MPPT 应用。输出跟踪母线电压，输入跟随组件的最大功率点电压。 |
| Vin = 5 V, Vout = 36 V, f = 300 kHz, L = 33 µH, Iout = 0.3 A | D ≈ 86.1%, ΔIL ≈ 0.435 A, Iin ≈ 2.16 A | 高亮度 LED 驱动器。占空比极高；在该变换比下，降额和 PCB 布局至关重要。 |
如何使用升压转换器计算器
- 输入输入电压 (Vin)——来自电池或电源的直流供电电压。
- 输入输出电压 (Vout)——所需输出；对于升压拓扑必须大于 Vin。
- 输入开关频率 (f)，单位为 Hz——频率越高，电感可以越小，但开关损耗也会增加。
- 为你的电路设计输入电感值 (L)，单位为亨利，以及负载电流 (Iout)，单位为安培。
- 点击计算，即可查看占空比、电感纹波电流、峰值电感电流以及输入/输出功率。
升压转换器常见问题
升压转换器中的占空比是什么？
占空比 D 是 MOSFET 在每个开关周期内导通的时间占比。对于理想升压转换器，D = 1 − Vin/Vout。例如，将 5 V 升压到 12 V 时，D = 1 − 5/12 ≈ 58.3%。占空比越高，表示电压升压比越大。
什么是电感电流纹波，为什么它很重要？
电感电流纹波 ΔIL 是每个开关周期中流过电感电流的峰峰值变化。纹波过大会导致电感饱和、增加磁芯损耗，并放大输出电压纹波。设计时通常会通过选择合适的 L 和 f，将纹波控制在平均电感电流的 20–30% 以下。
什么是连续导通模式（CCM）？
在 CCM 中，电感电流在整个开关周期内不会降为零。升压转换公式 Vout = Vin/(1−D) 适用于 CCM。在低于临界负载电流时，转换器会进入断续导通模式（DCM），此时电流在周期的一部分时间内会降为零，电压变换比也会改变。本计算器假设处于 CCM。
如何为升压转换器选择电感值？
应选择电感，使电流纹波 ΔIL 保持在平均输入电流的 20–30% 以内：L = Vin × D / (ΔIL × f)。更大的 L 可以减小纹波，但会增加体积和成本。始终要确认峰值电感电流（Iin + ΔIL/2）低于电感的饱和电流规格，并留有一定余量。
为什么升压转换器的效率低于 100%？
真实升压转换器会在 MOSFET 导通电阻（I²R 损耗）、MOSFET 开关过渡、二极管正向压降、电感铜损和磁芯损耗，以及栅极驱动功耗中损失能量。典型效率因工作点不同约为 85% 到 97%。使用同步整流（用第二个 MOSFET 替代二极管）可以回收大部分二极管损耗。
最大实际占空比是多少？
大多数升压控制器 IC 会将最大占空比限制在约 80–95%，以确保开关有足够时间关断并让电感完成能量传输。非常高的占空比（接近 1）还会放大器件公差，并使转换器对扰动更加敏感。实际中，升压转换器很少用于超过 10:1 的电压比。