升压芯片（一）：如何快速选择？如何设计LED闪光灯电源？

升压芯片在电子电路中应用较多，但对于升压芯片，很多朋友并不了解。本文对于升压芯片的讲解，将基于两大方面：一、如何基于 XL6009 升压芯片设计LED闪光灯电源，二、如何快速选择直流升压芯片。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、基于 XL6009 升压芯片的 LED 闪光灯电源设计

1、系统方案

本系统由输入直流电源经过开关型升压电路转换，输出 12V 电压，为恒流源电路提供工作电压。通过按键控制单片机内部的 D/A 输出信号，使恒流源电路输出恒定电流。此时负载两端的电压值大于设定值时，由单片机内部 A/D 信号控制报警模块报警。系统结构框图如图 1 所示：

2、升压电路分析

电路主要由 XL6009 升压型直流电源变换器芯片、肖特基二极管 B54 以及电感组成。XL6009 的 3 脚输出为方波信号。作为开关，当 3 脚输出低电平时，D1 截止，电感 L1 作为储能元件储存电压，电容与 RV1 和 R1 组成一个回路放电，使输出电压下降;当 3 脚输出高电平时，D1 导通，电感 L1 向电容两端充电，输出电压升高。RV1 与 R1 是 XL6009 内部组成的电压放大器，作为负反馈稳定输出电压，由电阻 RV1 和 R1 控制电压放大倍数。升压模块电路原理图如图 2 所示：

3、恒流源电路设计

该电路主要由 LM358 运放和 P 沟道场效应管 F9530N 组成。当 D/A 输出电压(即 2 脚电压)升高时，LM358 的 1 脚输出电压减小，F9530N 的门极 G 和源极 S 电压增大，控制 SD 间电压减小，使负载和地之间电压增大，采样电压随之增大，使 LM358 的 3 脚电压跟随 2 脚电压变化，从而起到恒流作用。通过开关通断，切换不同的负载，使输出电流满足不同档位恒流的要求。恒流源电路原理如图 3 所示。

4、输入电源的分析计算

输入电压为 3.0~3.6V，所以选择额定输出电压为 Uout=3.6V 的锂电池。根据最大输出功率是 Pmax=10V*0.6A=6W，按系统整机效率 80%计算，则输入电源的输出功率 Pout=Pmax/0.8=7.5W，输入电压的输出电流 I=Pout/Uout=2.08A。一节干电池最大输出电流为 2.2A，为保证续流能力，故选择两节 3.6V 锂电池。

5、提高效率的方法

(1)F9530N 为低压差场效应管，属于电压控制型器件，它的导通几乎不会消耗电流，功耗极小，故选择 F9530N 来提高效率。

(2)采样电阻的阻值很小，功耗相对较小。

(3)电源的接线采用粗铜丝导线，内阻非常小，对应的损耗小，提高了输出功率，故效率有所提高。

6、系统测试结果及分析

当接上负载，在连续输出模式下，对应的输出电压、输出电流及相对误差如表 1 所示：

从表 1 中可以看出，当接上负载，在连续输出模式下，输出电流可设定 3 个档。最高输出电压为 10.23V，最大输出电流相对误差为 1%，LED 闪光灯可正常工作，具有控制精确，误差小，并有高精度实时显示电压和电流大小的优点。

二、直流升压芯片快速选择指导

由于升压芯片种类繁多，因此对于新手来说升压芯片的选择就显得有些困难，应该参考哪些参数?各种各样的参数又对电路起着怎样的作用?在本文中，小编将介绍一种较为快速对 DC-DC 升压芯片进行选择的方法。

首先需要确定的，就是输入与输出电压，一般而言，DC-DC 输入电压范围较宽，不过还是尽量接近实际输入值，这样能够实现效率较高。其次看是否隔离输出，这一点要根据设计需要而言，一般第一级电源采用隔离型较好，内部用于不同电压等级的应用，可采用非隔离型，降低成本。

当然，如果作为输入或输出隔离器件使用，如需要两侧供电的光电隔离器等。还要看纹波和电磁兼容性能，一般工业应用选择 IEC 三级足以。最后还要看效率，效率越高，电路板能耗越小，重要的是发热也小。

从结构与周边的电路简单程度来看，DC-DC 升压芯片可以分为三种类型，即 PWM、PWF、电荷泵。

以上便是此次小编带来的“升压芯片”相关内容，通过本文，希望大家对如何基于 XL6009 升压芯片设计 LED 闪光灯电源具备一定的认知，并对如何快速选择直流升压芯片有所了解。

干货收藏系列11：LDO和DC-DC有什么不同？如何选型？

电源模块在生活中应用在很多场景上面，例如在通讯方面、工业自动化、电力控制、铁路、矿业、军工等领域。

直流电源转换模块分为两种：低压差线性电源（LDO）和开关电源（DC-DC）。

1、LDO

传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。

但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，例如5V转3.3V，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。

针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

线性电源主要使用LDO（low dropout regulator），即低压差线性直流稳压电源模模块。

LDO通过调整电路管的阻抗变化使输出电压保持稳定，当输出电压由输入电压升高或负载电流减小，出现输出电压偏离设定值而升高的趋势时，通过负反馈使调整管的阻抗增大，降低输出电压使之恢复设定值而保持稳定。

当输入电压降低或负载电流增大，出现输出电压偏离设定值而降低的趋势时，通过负反馈使调整管的阻抗减小，提高输出电压使之恢复设定值而保持稳定。

现在的LDO集成度高，一般只需要2个电容（一般是2个1uF）和一个LDO芯片即可，电路简单，如下所示:

2、DC-DC

开关电源DC-DC（Directcurrent-Directcurrent）转换器是由调节芯片、电杆电磁线圈、二极管、三极管和电容器组合而成，开关电源DC-DC为转换成输入工作电压后有效输出稳定工作电压的电压转换器。

开关稳压电源（DC-DC）是利用开关电源电路输出占空比或工作频率可调式的脉冲发生器，利用高频率稳压管、电感器、电容器形成直流电输出电压，利用更改占空比或工作频率而调节输出电压。

开关电源DC-DC包括三种类型：BUCK（降压）、BOOST（升压）、BUCK/BOOST（升降压）。

按照市场需求可选用三种调节，PWM调节型工作效率高并具备良好的输出电压纹波和噪声，PFM调节型即便长时间应用，特别是在小负载时具备耗电量小的特点。

PWM/PFM转换成型小负载时推行PFM调节，且在重负载时系统自动转换成到PWM调节。

一个典型的DC-DC BUCK电路，包括输入输出电容，FREQ频率设置，EN使能管脚，FB反馈电阻，SW上加续流二极管和电感，BST电容，COMP频率补偿等，如下图所示:

3、选型标准

LDO和DC-DC两者性能指标差异主要是：线性稳压电源（LDO）的输出电压纹波小，然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较低，只有降压不可以升压。

开关稳压电源（DC-DC）的纹波大，然而在输入工作电压和输出电压相距比较大时转换成工作效率较高，并能完成升、降压输出。

具体细节区别如下所示:

LDO外围器件少，电路简单，成本低；DC-DC外围器件多，电路复杂，成本高；

LDO负载响应快，输出纹波小；DC-DC负载响应比LDO慢，输出纹波大；

LDO效率低，输入输出压差不能太大；DC-DC效率高，输入电压范围宽泛；

LDO只能降压；DC-DC支持降压和升压；

LDO和DC-DC的静态电流都小，根据具体的芯片来看；

LDO输出电流有限，最高可能就几A，且达到最高输出和输入输出电压都有关系；DC-DC输出电流高，功率大；

LDO噪声小；DC-DC开关噪声大，为了提高开关DC-DC的精度，很多应用会在DC-DC后端接LDO；

LDO分为可调和固定型；DC-DC一般都是可调型，通过FB反馈电阻调节。

总的来说，升压是一定要选DC-DC的，降压，是选择DC-DC还是LDO，要在成本，效率，噪声和性能上比较。

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