車載筆記本中升壓轉(zhuǎn)換器的工作原理及應(yīng)用

引 言

信息社會的高速發(fā)展使人們對筆記本電腦的依賴與日俱增，希望能隨時(shí)隨地獲取信息，但筆記本電腦的使用時(shí)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?fù)?dān)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(dǎo)致效率降低，汽車蓄電池的電量很快被用光，導(dǎo)致車上其它用電設(shè)備工作異常。本設(shè)計(jì)是將汽車點(diǎn)煙器輸出的12 V直流電源直接轉(zhuǎn)換為可供絕大多數(shù)型號筆記本使用的19 V電壓，可調(diào)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(diào)節(jié)能力。

1 升壓轉(zhuǎn)換器的工作原理

汽車點(diǎn)煙器輸出的直流電壓為12 V，即使在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)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(zhuǎn)換器來完成電壓的轉(zhuǎn)換，基本電路如圖1 所示，它由電源開關(guān)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(yīng)電壓加到電源電壓上由此產(chǎn)生的輸出電壓就高于汽車點(diǎn)煙器所提供的電壓。

圖1 升壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)

升壓轉(zhuǎn)換電路可看作受兩個(gè)開關(guān)控制，電源開關(guān)S 和二極管D。在任何特定時(shí)間內(nèi)只允許其中一個(gè)開關(guān)閉合，電路的兩種工作狀態(tài)如圖2 所示。

(1)S 導(dǎo)通，D 截止時(shí):輸入直流電源UIN經(jīng)電感線圈L 和開關(guān)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(shí)，二極管D 反偏，輸出負(fù)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(dǎo)通時(shí):由于電感L 中的電流不能躍變，將在線圈中感應(yīng)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(fù)右正。此時(shí)的二極管D 進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)，原來在S 導(dǎo)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(fù)載RL 。C 在此階段充電的能量在下一個(gè)S 截止的期間提供給負(fù)載RL 。

圖2 升壓轉(zhuǎn)換器的原理:接通階段(a)和關(guān)閉階段(b)