DC-DC｜基礎篇

升壓型DC-DC轉換器的最大輸出電流 低側開關的最大電流和可輸出的最大輸出電流

2025.04.18

重點

・升壓型DC-DC轉換器的最大輸出電流不僅僅取決於低側開關的電流容量。升壓比、轉換效率和電感漣波電流等因素，會導致最大輸出電流大幅低於低側開關的電流容量。

・在選擇升壓型DC-DC轉換器時，要根據所需的輸出電流和升壓比等使用條件，來求出低側開關所需的開關電流值，然後再選擇產品。

・低側開關不僅“輸入電流值”這個參數很重要，還需要具備支援流過電感漣波電流引起的電流波動峰值的能力。

目錄

首先來瞭解“低側開關的最大電流和可輸出的最大輸出電流”。

  • • 低側開關的最大電流和可輸出的最大輸出電流
  • • 電感和升壓比對最大輸出電流的影響
  • • 輸入輸出電壓和元件常數對最大輸出電流的影響

低側開關的最大電流和可輸出的最大輸出電流

對於降壓型DC-DC轉換器而言，低側開關的最大電流開關能力是非常重要的參數。例如，開關容量為1A的產品，需要能夠承受高達1A的電感峰值電流。但是，這是輸入端的電流驅動能力，升壓後的最終輸出電流取決於升壓比和轉換效率，會大幅下降。升壓型DC-DC轉換器有多種控制方式，在本系列文章中，將介紹採用電流模式固定頻率PWM控制方式、升壓開關的最大電流由電流限制功能來決定的產品的最大輸出電流。

低側開關所需的最小開關電流容量探討

在選擇升壓型DC-DC轉換器時，首先需要根據所需的輸入電壓、輸出電壓和輸出電流規格來估算低側開關需要多大電流驅動能力。

假設從VIN=3.3V升壓並達到VOUT=5V/IOUT=1A，在這個條件下，根據輸出要求得出輸出功率POUT=VOUT×IOUT=5V×１A=５W。當效率η為90%時，輸入功率PIN＝POUT÷η＝５W÷0.9＝5.56W，輸入電流IIN＝PIN÷VIN=5.56W÷3.3V＝1.68A。
*效率η會隨著輸入電壓、輸出電壓、電流值、所用電感等因素而變化。

低側開關所需的最小開關電流容量探討

升壓型DC-DC轉換器對該1.68A的直流輸入電流進行開關，但輸入電流IIN是根據電感漣波電流IRIPPLE而增減的電流平均值。流過開關的峰值電流ISWP是輸入電流加上一半的電感漣波電流值後的電流。當電感漣波電流為最大輸入電流的30%時，流過開關的峰值電流ISWP為：

\(I_{SWP} = I_{IN} + 0.5 \times I_{RIPPLE} = I_{IN} + 0.5 \times 30\% \times I_{IN} = 1.15 \times I_{IN} = 1.15 \times 1.68\,\text{A} = 1.93\,\text{A}\)

因此，需要選擇可對2A左右電流進行開關的低側開關產品。

低側開關所需的最小開關電流容量探討

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