Повышающий DC-DC (boost): дроссель, ключ, конденсатор

Коэффициент заполнения, дроссель, пиковый ток ключа и проверка ИМС по пределу тока, выходная ёмкость, диод и делитель обратной связи по методике TI SLVA372.

Входное напряжение (типовое)

По умолчанию — литий-ионный аккумулятор: 3,7 В, разряжается до 3 В.

Наименьшее входное напряжение

При нём наибольшие коэффициент заполнения и ток ключа. Пусто — равно типовому.

Выходное напряжение

Наибольший ток нагрузки

Частота переключения (наименьшая)

Пульсации тока дросселя

От среднего тока дросселя Iвых·Uвых/⁠Uвх; TI рекомендует 20–40 %.

Предел тока ключа ИМС ILIM(min)

Наименьший ток срабатывания защиты ключа из паспорта ИМС. Пусто — проверка ИМС не делается.

Допустимые пульсации на выходе ΔUвых

КПД

Оценка или график из паспорта ИМС; TI для оценки берёт 80–85 %.

Опорное напряжение ИМС Uоп (FB)

Feedback voltage из паспорта ИМС. Пусто — делитель не считается (ИМС с фиксированным выходом).

Ток вывода FB (наибольший)

Feedback bias current из паспорта. Ток делителя берётся не меньше 100·IFB.

Ряд резисторов делителя

Результат

Индуктивность дросселя L (расчётная): 2,373 мкГн
Дроссель: ближайший больший номинал E12: 2,7 мкГн
Коэффициент заполнения D при Uвх.мин: 49 %
Пульсации тока ΔIL с этим дросселем при Uвх.мин: 544,4 мА
Пиковый ток ключа, дросселя и диода: 2,233 А
Наибольший ток нагрузки с этой ИМС: 1,39 А
Выходная ёмкость не меньше: 9,8 мкФ
ESR, при котором пульсации от него равны ΔUвых: 22,4 мОм
Средний ток диода: 1 А
Диод: номинальный ток не меньше: 2 А
Обратное напряжение на диоде: 5 В
Делитель ОС: R1 (выход — FB): 110 кОм
Делитель ОС: R2 (FB — общий): 15 кОм
Uвых с этими резисторами: 5 В

Методика TI — для режима непрерывного тока дросселя: когда средний ток дросселя меньше половины пульсаций (малая нагрузка), преобразователь переходит в прерывистый режим, и формулы неточны.
Конденсаторы — керамика X5R или лучше: у остальных ёмкость сильно падает под постоянным напряжением и при нагреве. Пульсации от ёмкости и от ESR складываются — берите запас по обоим.
Дроссель — с током насыщения больше пикового тока ключа. Диод Шоттки — с обратным напряжением больше Uвых с запасом на выбросы, номинальным током не меньше 2·Iвых (TI SLVA061, п. 4.4) и импульсным током не меньше пикового 2,23 А (SLVA372D, ф. 4); у диодов Шоттки импульсный ток намного больше номинального.
ИМС подходит: при пределе тока ключа 3 А она отдаст до 1,39 А при Uвх.мин (формула 3 TI).
Делитель ОС: ток 40 мкА — не меньше 100·IFB (TI, ф. 9); Uвых с номиналами ряда E24 совпадает с заданным. К этому добавляются допуск резисторов и разброс Uоп по паспорту ИМС.

Индуктивность дросселя L (расчётная): 2,373 мкГн

Формула

D = 1 − U_вх.минη / U_вых
L = U_вх(U_вых − U_вх) / (ΔI_Lf_sU_вых)
ΔI_L = U_вх.минD / (f_sL)
I_кл = ΔI_L/⁠2 + I_вых/⁠(1 − D)
I_{вых.макс} = (I_LIM − ΔI_L/⁠2)(1 − D)
C_вых = I_выхD / (f_sΔU_вых)
I_д.ном ≥ 2I_вых
U_вых = U_оп(1 + R₁/⁠R₂)

Подробнее о расчёте

Как считается

По методике TI SLVA372, непрерывный ток дросселя. Заполнение — при наименьшем входном напряжении (ток ключа наибольший), с учётом КПД: D = 1 − U_вх.мин·η/⁠U_вых. Дроссель — при типовом U_вх по пульсациям ΔI_L, 20–40 % от среднего тока дросселя I_выхU_вых/⁠U_вх:

L = U_вх(U_вых − U_вх) / (ΔI_L·f_s·U_вых)

С ближайшим большим номиналом E12 при U_вх.мин считаются пульсации U_вх.минD/⁠(f_sL) и пиковый ток ключа ΔI_L/⁠2 + I_вых/⁠(1 − D). ИМС подходит, если при её наименьшем пределе тока ключа I_LIM ток (I_LIM − ΔI_L/⁠2)(1 − D) не меньше нужного.

При открытом ключе нагрузку питает конденсатор: C_вых ≥ I_выхD/⁠(f_sΔU_вых). Номинальный ток диода — не меньше 2·I_вых (SLVA061), импульсный — не меньше пикового тока ключа. Делитель ОС — как у понижающего: U_вых = U_оп(1 + R₁/⁠R₂), ток не меньше 100·I_FB.

Пример

Li-ion 3,7 В (до 3 В) → 5 В, 1 А, 1 МГц, КПД 85 %: D = 1 − 3 · 0,85/⁠5 = 49 %; L = 2,37 мкГн → 2,7 мкГн; пульсации 0,54 А, пиковый ток 2,23 А, диод — на 2 А и больше. ИМС с I_LIM = 3 А отдаст до 1,39 А. C_вых ≥ 9,8 мкФ при 50 мВ, ESR не больше 22 мОм; U_оп = 0,6 В: 110 и 15 кОм из E24.

Что не учтено

Прерывистый режим при малой нагрузке.
Предел D ИМС: предупреждение — с 85 %, у MT3608 и LM2577 предел около 90 %.
Падение ёмкости керамики под напряжением, потери в ключе и дросселе.
Выбросы напряжения на диоде и ключе: запас — по SLVA061.

Источники

Hauke B. Basic Calculation of a Boost Converter's Power Stage. Texas Instruments, SLVA372D (ноябрь 2009, ред. D — ноябрь 2022): формулы (1) коэффициент заполнения с КПД при Uвх.мин, (2) пульсации тока, (3) наибольший ток нагрузки ИМС по ILIM(min), (4) пиковый ток ключа, (5) и (6) индуктивность при пульсациях 20–40 %, (7) ток диода, (9)–(11) делитель ОС с током не меньше 100·IFB, (12) выходная ёмкость, (13) пульсации от ESR. Открыт. Российской нормы на расчёт нет.
Rogers E. Understanding Boost Power Stages in Switchmode Power Supplies. Texas Instruments, SLVA061, март 1999: п. 4.4 — пробивное напряжение диода больше наибольшего Uвых с запасом на выбросы, номинальный ток не меньше 2·Iвых. Открыт.
Предельный коэффициент заполнения ИМС: Texas Instruments, LM1577/LM2577 SIMPLE SWITCHER Step-Up Voltage Regulator, SNOS658D (июнь 1999, ред. апрель 2013) — Maximum Duty Cycle 95 % тип., не меньше 93 % при 25 °C и 90 % во всём диапазоне температур, в методике расчёта D(max) ≤ 0,9; Xi'an Aerosemi, MT3608L, ред. 1.1, 2011 (копия на static.chipdip.ru) — 90 % тип., у MT3608 (копия на hestore.hu без даты) — тоже 90 % тип. Открыты. В SLVA372D предела D у ИМС нет.
ГОСТ 28884-90 (МЭК 63), 1990 — ряды E12, E24 и E96; номиналы — из static/lib/eseries.js проекта, текст стандарта не открывался.

Обновлено 09.11.2026.