boost升壓電路是六種基本斬波電路之一，是一種開關直流升壓電路，它可以使輸出電壓比輸入電壓高。主要應用于直流電動機傳動、單相功率因數校正(PFC)電路及其他交直流電源中。分析升壓斬波電路工作原理時，首先假設電路中電感L值很大，電容C值也很大。當可控開關V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向負載供電。因為C值很大，基本能保持輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設V處于通態(tài)的時間為ton，當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負載提供能量。設V處于關斷的時間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為(Uo-E)I1toff。當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等。學習升壓(Boost)型直流開關電源的基本原理。

給一個電感通電，然后迅速斷電，電感的開路一側會出現(xiàn)高電壓。

我們可以用下面這個由一個電感和一個開關組成的簡單電路來學習一下電感的升壓原理。下圖是電路圖：

圖1-電感升壓實驗電路

下圖是在面包板上組裝好的電路：

圖2-面包板上的電感升壓電路

下面是按下按鈕然后迅速松開后的波形截圖：

圖3-電感升壓波形

可以看到 5V 電壓在電感開路一側被升高到了 130V。

在這個簡單的電感升壓電路后面加一個二極管和電容就構成了經典的升壓型直流-直流開關電源(switched-mode boost DC-DC power supply)：

圖4-經典升壓型直流-直流開關電源原理圖

當開關閉合期間，由于二極管右側電壓高于左側，二極管可以防止電容存儲的電能通過開關向電源放電。電容用于減小開關電源紋波，起穩(wěn)壓濾波的作用。

我們使用 Arduino UNO 來產生控制 PWM 信號，開關我們使用 N 溝道場效應管 IRFZ44N。N 溝道場效管的 Gate 極在輸入低電平 時場管的 Drain 極和 Source 極會關閉，反之， Gate 極輸入高電平 ，Drain 極和 Source 極會導通。

實驗電路原理圖如下：

圖5-基于Arduino的升壓型直流-直流開關電源

Arduino A0 引腳接可調電阻，用于調節(jié)輸出電壓。

A1 接反饋信號，由于使用了 1k 和 8k 電阻分壓，實際輸出電壓是此電壓的 9 倍。

D3 引腳接輸出 PWM 控制信號，輸出高電平時場管導通，輸出低電平時場管關閉。

可調電阻輸出 5V 時，輸出電壓最大，為 5V*9=45V。

下面是 Arduino 代碼：

程序不停對可調電阻的電壓 voltage 和輸出電壓的 1/9 output進行比較，當 voltage < output 時，增大 PWM 信號占空比，提高輸出電壓;當 voltage > output 時，減小占空比，降低輸出電壓。

1.在面包板上搭建電路：

圖6-面包板上的基于Arduino的升壓型直流-直流開關電源

2.示波器波形圖如下：

圖7-基于Arduino的升壓型直流-直流開關電源波形動圖

可以看到隨著 PWM 控制信號占空比的增加，電感輸出電壓逐漸增大，最高可達 34.8V。

升壓型直流開關電源是利用了通電后的電感突然斷開，在開路的一側會出現(xiàn)電壓升高這一特性而實現(xiàn)的，并且，通電時間越長，電感斷開時出現(xiàn)的瞬間電壓越高。