车载电源适配器解决方案

本设计是将汽车点烟器输出的12 V直流电源直接转换为可供绝大多数型号笔记本使用的19 V电压，可调整的范围在±0。5 V。输入电压的一体成型电感器范围在10 V～15 V。即使输入电压有较大的波动，输出电压也有较好的调节能力。

　　1 升压转换器的工作原理

　　汽车点烟器输出的直流电压为12 V，即使在发动机运行时也不超过13 .8 V，低于笔记本电脑通常所需的19 V电电容电感压。利用升压转换器来完成电压的转换，基本电路如图1 所示，它由电源开关T、二极管D、储能电感L 和滤波电容C 组成。电感不断充放电，感应电压加到电源电压上由此产生的输出电压就高于汽车点烟器所提供的电压。

　　

　　图1 升压转换器电路结构

　　升压转换电路可看作受两个开关控制，电源开关S 和二极管D。在任何特定时间内只允许其中一个开关闭合，电路的两种工作状态如图2 所示。

　　(1)S 导通，D 截止时:输入直流电源UIN经电感线圈L 和开关S 形成IIN电流通路。直流电源向电感充电，电感L 的电流线性增加，电能以磁能形式存储在线圈中。此时，二极管D 反偏，输出负载电流IOUT由原来存储在电容C 上的能量来提供，如图2(a)所示。

　　(2)S 截止，D 导通时:由于电感L 中的电流不能跃变，将在线圈中感应出如图2 (b)所示的反极性感生电压。因此，感生电压的极性为左负右正。此时的二极管D 进入正向导通状态，原来在S 导通期间存储在电感线圈中的能量通过二极管D 提供给电容C 和负载RL 。C 在此阶段充电的能量在下一个S 截止的期间提供给负载RL 。

　　

　　图2 升压转换器的原理:接通阶段(a)和关闭阶段(b)

　　令电源开关S 占空比为D1 ，二极管D 占空比为D2 。功率电感由于在任何时刻只有一个开关导通，则:

　　

　　输入电压记为UIN，输出电压记为UOUT。若S 导通，输入电源电压将被电感吸收，在S 上不会产生压降。如果D 导通时间足够长，电感L 可看作短路，也不会有压降。忽略二极管正向导通压降，UI差模电感N和UOUT的关系推导如下:

　　

　　由于D1 <1 ，因此，输出电压大于输入电压。另外，两个开关还能调节输出电压。若输出电压高于19 V，则必须迫使输出电压下降。S 导通，D 截止使得电容和负载脱离电路的其它部分。此时，电容充当负载的电源。放电使得电容两端的电压降低，即降低了输出电压。若输出电压低于19 V，那么必须提高输出电压。使S 截止，D 导通，电流流经二极管D、电容C和负载RL形成回路。由于电流向电容充电，使得电容两端的电压增加，使输出电压也增加。2 PWM 控制

　　升压转换器中的电源开关S，用一个工作在开关状态的功率MOSFET 管实现，见图2 。在栅极加上一系列脉冲后，功率管将不断地处于通断交替的状态，改变通断的时间比率，就可以调节输出电压的大小。假设一个周期为t ，t =tON时，脉宽调制脉冲的正脉冲被送到功率管的栅极，K导通;当t =tOFF时，送到K管上的调制脉冲变成零伏或负偏压，S 处于截止状态。

　　

　　上式表明了输出电压UOUT和功率管开关时间之间的关系。由于tOFF时间较短，采用低功耗的二极管和电容，使其不超过安全工作区，否则，可能会导致器件过热而损坏。该升压转换器的电流和电压波形如图3 所示。

　　

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