哪个效率更高:升压或降压开关稳压器?


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我有一个锂电池组电路,可将4.2V(两个4.2V并联电池)转换为5V。另一个选择是使用降压转换器,该转换器的电压范围为8.4V(串联两个4.2V电池)至5V。考虑到两个引用的电路都实现良好,那么就功耗而言,哪个选择会更有效?

我正在寻找一些通用规则,例如“降压总是比升压更可取”或“绝对电压差很重要”等。


相关但与效率无关: 使用电池时升压或降压?
viyps

从理想电压源供电时,理论上两者相似,但是您使用的是电池,因此有所不同。您可能会发现8.4v的串联电池优于4.2v的并联电池。
安迪(aka Andy)

Answers:


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升压转换器通常比降压转换器效率低,但效率不高。根本原因是电感电流在导通时间内直接流到地,而不是像在Buck转换器上那样流经负载。EE-Times上有一篇文章提到:扰动升压转换器中的功率损耗

但是,通常,由于电感器电流在导通时间内流向地面,因此只有一部分(关断时间与周期之比)流向输出,如图2中的脉冲电流所示(这就是升压转换器通常较小的原因。功率比降压转换器高)

图2.升压转换器的电流组成和分布

由于效率差异并不明显,因此最好选择其他标准,而不是仅仅依靠调节器效率,这包括:

  • 充电器的复杂性(单电池更简单)。
  • 成本
  • 尺寸
  • 串联的电池将受到其最弱电池的限制。
  • 并联的电池往往会互相充电,并且由于化学过程,效率会受到影响。
  • 由于输入电流较高,电压较低而造成的损耗(并联电池)。

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电池通常不十分希望直接并联连接,因为开路电压的任何不匹配都会导致较高电压的电池将电流馈入较弱的电池。如果使用的是可充电电池,并且充电状态足够接近,这可能只会导致电池试图相互平衡。但是,当使用原电池时,或者如果充电状态不是特别接近时,该电流可能对两个电池都不利。

串联布线的电池通常更安全,只要在任何电池的电压降到其最低安全水平以下之前就将电流切断即可。对于一次电池,最小安全水平大约为零伏(关注的不是“损坏”已耗尽且无用的电池,而是后驱动一次电池可能将有害化学物质倾倒在附近电路上的可能性)。对于可充电电池,最低安全电压要高得多(排空该点以下的电池可能会大大加速磨损)。

与由串联或并联电池连接引起的问题相比,升压和降压转换效率的任何差异都趋于很小。


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旧评论,但前提似乎有点古怪。如果并联安装电池,则始终可以这样做,以便在连接时将它们匹配。然后,它们将保持匹配,因为它们是并行的。如果IR的差异很大,则较大的持续负载可能会使它们不匹配,但可能性不大。同时,串联电池需要非常相似才能在没有平衡电路的情况下保持匹配。这使得串联连接在许多方面变得更加困难。NiMH是另一种野兽,原因不明。也许您在想它们,但它们是例外。
Tomek
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