在滿足保護(hù)要求的前提下，升壓轉(zhuǎn)換階段可以通過負(fù)載上的局部電壓供應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)勢。

啟動時(shí)的輸出短路故障、過載、其他故障、以及高電容負(fù)載會嚴(yán)重?fù)p傷或降低輸入電源，破壞負(fù)載。負(fù)載本身關(guān)于電壓的要求也許會很嚴(yán)格，甚至要高于主輸入電源的更高的電壓。這些條件和需求可能會導(dǎo)致輸入的電源被過度設(shè)計(jì)或負(fù)擔(dān)過重，尤其是在提升負(fù)載時(shí)。與用于高電壓負(fù)載的升壓轉(zhuǎn)換器共同面對的問題是，它會供應(yīng)機(jī)制以保護(hù)下游電路。這是由于從輸入到輸出的固有通路徑加劇了主供應(yīng)的壓力，降低了系統(tǒng)的可靠性，特別是在故障或過載的條件下。在某些系統(tǒng)中，負(fù)載要輸入電壓高于主電源所能供應(yīng)的電壓。低壓電池供電類系統(tǒng)就是其中之一。具有固定總線電源（此電源可以供應(yīng)在長電纜和通信系統(tǒng)上運(yùn)用的高效功率放大器）的工業(yè)用系統(tǒng)往往會要一個(gè)來自寬輸入電壓范圍DC/DC穩(wěn)壓器的升壓。升壓電源具有某些系統(tǒng)優(yōu)勢。在具有大型線束的系統(tǒng)中，高壓可以降低傳送總功率所要的線規(guī)。通過深入研究48V電池，汽車行業(yè)一直在分析昂貴且笨重的電纜連接所帶來的問題。諸如RF發(fā)射器等具有高功率放大器的系統(tǒng)在使用由更高電源電壓供電運(yùn)行的全新晶體管時(shí)效率更高，輸出功率密度更大。某些關(guān)鍵系統(tǒng)要通過電容能量儲存來保存電能，而這就要在一個(gè)更高電壓上保持更少的電容值(E=1/2*C*V2)。升壓保持電路可以使解決方法的尺寸更小。

假如不考慮升壓轉(zhuǎn)換器的自然限制，系統(tǒng)可靠性會降低同時(shí)成本會新增，從而會導(dǎo)致系統(tǒng)其它部件的過度設(shè)計(jì)。升壓電路具有一個(gè)從輸入到輸出的自然導(dǎo)通路徑（圖1）。即使這個(gè)轉(zhuǎn)換器是關(guān)閉的，電流也可以通過升壓二極管或同步功率FET的體二極管流至輸出。

(a)異步升壓

(b)同步升壓

假如負(fù)載是重電容，由于升壓轉(zhuǎn)換器無法供應(yīng)任何的負(fù)載隔離，主電源或電池必須能夠耐受住勵(lì)磁涌流的負(fù)擔(dān)。假如沒有單獨(dú)的限流機(jī)制，主電源會被過度設(shè)計(jì)。在報(bào)警系統(tǒng)等要后備電池的系統(tǒng)中，無限地汲取電流會影響電池的可靠性，因此系統(tǒng)也許會要一個(gè)更大的電池。甚至預(yù)料之中的重負(fù)載條件也會使有限電源（比如說一個(gè)電池）的系統(tǒng)電壓軌上的電路斷電，并出現(xiàn)意外的系統(tǒng)重啟。通過一個(gè)共用電源總線供電的模塊化系統(tǒng)也會在啟動時(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)。在沒有勵(lì)磁涌流限制或與之配合的加電排序時(shí)，這個(gè)電源總線會根據(jù)最大電源電流的能力限制可允許模塊的數(shù)量。諸如過載時(shí)出現(xiàn)的電機(jī)堵轉(zhuǎn)等，負(fù)載故障會汲取強(qiáng)電流。噴射器內(nèi)使用的螺線管是另外一個(gè)經(jīng)常會出現(xiàn)短路故障的負(fù)載。帶電機(jī)的可插拔模塊也許要一個(gè)升壓電壓軌（由主系統(tǒng)供應(yīng)）在可拆卸組裝內(nèi)節(jié)省空間和成本，不過也有可能會在熱插拔情況下從主電源汲取過多的電流。一個(gè)未受保護(hù)的升壓轉(zhuǎn)換器不具備緩解這些風(fēng)險(xiǎn)的條件；它只是將這些負(fù)擔(dān)經(jīng)上游電路傳至電源。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常通過主電源的過度設(shè)計(jì)和過度使用來解決這個(gè)問題，但是我們完全可以通過簡單的限制和保護(hù)技巧在升壓負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)也能夠節(jié)省系統(tǒng)成本、新增可靠性。保護(hù)方法

圖2.使用一個(gè)NTC熱敏電阻實(shí)現(xiàn)的無源勵(lì)磁涌流限制。

最簡單的限流機(jī)制是采用一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻（圖2）。由于在冷卻時(shí)出現(xiàn)高阻抗，NTC在開始啟動時(shí)限制勵(lì)磁涌流。其自身功率耗散所導(dǎo)致的自發(fā)熱可使阻抗下降，從而能夠使更多的電流流過。這個(gè)方法的優(yōu)勢在于簡便易行且成本低廉。然而，在惡劣條件下使用這個(gè)方法會帶來某些缺點(diǎn)。比如，在汽車發(fā)動機(jī)艙等溫度大幅變化的環(huán)境內(nèi)，會出現(xiàn)使NTC初始阻抗降低的高環(huán)境溫度；此外，假如不仔細(xì)管理整個(gè)環(huán)境運(yùn)行條件，就會導(dǎo)致過多的勵(lì)磁涌流。假如出現(xiàn)重新啟動的情況，NTC器件溫度也許會在下一次加電之前尚未冷卻。在輸出電容完全放電時(shí)，由于散熱速度較慢，NTC關(guān)于勵(lì)磁涌流的限制會變到最低。此外，假如負(fù)載出現(xiàn)短路故障，NTC將無法限制比所選標(biāo)稱運(yùn)行條件高的電源電流。最后，NTC方法關(guān)于單一功能保護(hù)有效，但是由于使用的是無源組件，這個(gè)方法也會受到某些限制。

圖3.使用熱插拔的有源勵(lì)磁涌流限制。

選擇像MOSFET這樣的主動限制裝置要一個(gè)勵(lì)磁涌流限制控制器的控制電路，它也被稱為熱插拔控制器或電子熔絲。這是一個(gè)位于升壓控制器之前的附加集成電路(IC)，很多此類的控制器（圖3）特有包含電流和電壓環(huán)路的可編程涌入限制，旨在確保MOSFET保持在安全工組區(qū)(SOA)內(nèi)的同時(shí)，控制涌入率。SOA用于監(jiān)視維持關(guān)鍵保護(hù)器件的長期可靠性。此外，涌入控制器會具有兩個(gè)電流閥值：一個(gè)用于規(guī)范涌入限制，第二個(gè)是在嚴(yán)重過流情況下用于完成斷路器功能。這種方式的一個(gè)明顯優(yōu)勢就是你能夠?qū)崿F(xiàn)它的先進(jìn)保護(hù)特性；然而，通常來說，這個(gè)解決方法的成本和復(fù)雜度要高于無源方法。第三個(gè)保護(hù)選項(xiàng)是一個(gè)具有集成涌入限制控制的升壓控制器。這個(gè)方法仍然要將一個(gè)附加的MOSFET用作保護(hù)器件，因?yàn)樯龎旱母叨嗽ㄒ粋€(gè)續(xù)流二極管或同步MOSFET）無法反向。然而，如圖4所示，與熱插拔控制器方法相比，將升壓和保護(hù)控制集成在一個(gè)IC中有助于降低解決方法復(fù)雜度和尺寸，同時(shí)也供應(yīng)了很多其它保護(hù)特性。

圖4.支持集成勵(lì)磁涌流限制的升壓控制器。

為最壞的情況選擇MOSFET為確保實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健耐用的解決方法，任何的限制方法都要縝密的設(shè)計(jì)，關(guān)于功率耗散器件更是如此。當(dāng)使用一個(gè)MOSFET時(shí)，一定要注意器件的安全工作區(qū)，設(shè)定電流是其中一個(gè)要考慮的參數(shù)。在進(jìn)行MOSFET選型時(shí)，要考慮切斷電壓（漏/源電壓）的峰值，以及它將處于極端組合條件下的時(shí)間長度。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要，通過計(jì)算保護(hù)器件在涌入、輸出短路和突然電路斷開情況下，在保護(hù)器件上出現(xiàn)的峰值能量，下面的方程式將有助于選擇一個(gè)具有足夠雪崩能量額定值的MOSFET。針對涌入考慮的充電能量為：

在這里EINRUSH=以焦耳(J)為單位的輸出電容器充電能量。COUT=以法拉(F)為單位的最大輸出電容值。VINMAX=以伏特(V)為單位的最大輸入電源電壓。雖然在最差的情況下輸出電容器充電電流與出現(xiàn)短路時(shí)的情況相類似，MOSFET真正的短路故障情況的要求會更加嚴(yán)格。MOSFET能夠耐受的短路能量取決于：

在這里：ESHORT=以焦耳(J)為單位的短路保護(hù)能量。IINRUSH(TH)=以安培(A)為單位的勵(lì)磁涌流限制閥值。tDELAY=以秒(s)為單位的延遲時(shí)間。所選保護(hù)控制器也許具有一個(gè)故障安全斷路器的電流閥，從而觸發(fā)瞬時(shí)輸入斷開。斷路器的能量計(jì)算與短路情況下相類似，不過，保護(hù)控制器會設(shè)定一個(gè)不同的電流閥值。MOSFET上有可能出現(xiàn)的最差情況能量由控制器的響應(yīng)或延遲時(shí)間計(jì)算得出。

在這里：ECIRCUIT_BREAKER=以焦耳(J)為單位的斷路器保護(hù)能量ICIRCUIT_BREAKER(TH)=以安培(A)為單位的斷路器閥值電流需牢記的一點(diǎn)是，雖然將MOSFET用于保護(hù)功能可實(shí)現(xiàn)對涌入或故障情況的快速響應(yīng)，但是你應(yīng)該在MOSFET的輸出端上執(zhí)行一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷壕彌_，以確保用于保護(hù)功能的器件不會使下游電路出現(xiàn)問題。在升壓電路中，保護(hù)器件之后出現(xiàn)的第一個(gè)直插式組件是原邊電感器。續(xù)流二極管可以管理保護(hù)MOSFET與電感器之間的任何電壓振鈴，它只有在保護(hù)開關(guān)迅速關(guān)閉時(shí)才會導(dǎo)電，特別是在斷路器位于電感器左側(cè)時(shí)（圖5）。

圖5.輸入過壓瞬態(tài)抑制電路。

其它保護(hù)特性在選擇一個(gè)保護(hù)控制器時(shí)，你也許還要考慮另外一個(gè)特性，那就是重試按時(shí)器，也被稱為打嗝模式。假如設(shè)備經(jīng)歷了一個(gè)間斷過流故障能夠自動重試，且無需整個(gè)系統(tǒng)重新啟動的話，這關(guān)于整個(gè)系統(tǒng)是有好處的。該模式能使保護(hù)控制器打開MOSFET，并且在特定的時(shí)間長度內(nèi)等待故障被消除，然后通過初始化涌入控制序列來重試。假如故障仍然存在，控制器也許會無限次的重試，或者在特定的重試次數(shù)后鎖存。將一個(gè)MOSFET用作保護(hù)器件的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)簡單的輸入過壓保護(hù)電路(/)。通過將一個(gè)合適的齊納二極管連接至MOSFET的柵極，F(xiàn)ET的柵源電壓受到二極管的鉗制后，會使得MOSFET在源極電壓新增時(shí)被拉回至歐姆運(yùn)行方式。這個(gè)二極管的擊穿電壓設(shè)定了有效的輸出電壓鉗位值。當(dāng)MOSFET在歐姆區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)會作為一個(gè)線性穩(wěn)壓器，不過有一點(diǎn)要注意，那就是最大允許鉗制時(shí)間將受到MOSFET屬性的限制。