打印機、基于激光的光纖系統和帶電粒子空氣過濾系統等應用需要數百甚至數千伏的低功率電壓。反激式轉換器和自耦變壓器升壓是合理的拓撲選擇，但需要定制變壓器并且需要不太理想的高壓組件。一個帶有電壓倍增器的簡單升壓轉換器可以解決這些問題。它使用標準電感器、低壓元件，并且可以在不連續模式 （DCM） 下提供較大的升壓比。

帶有倍壓器的升壓轉換器如何工作？

下圖詳細介紹了具有倍壓器的升壓轉換器的兩種工作模式。升壓轉換器本身包含以下組件：L1、Q1、D3 和 C3。假設當轉換器正在調節時，每個輸出電容器（C2、C3）都充電到 VOUT/2。該圖上半部分的綠色箭頭顯示了 FET 開啟時的電流路徑。這允許能量傳輸電容器 C1 充電至大約 VOUT/2 的電位，因為二極管 D1 和 D3 是反向偏置的。在此期間，C2 和 C3 單獨為負載提供電流。

當 FET Q1 關閉時，電流現在遵循紅色箭頭所示的路徑。在下部路徑中，電流從電感器流出，通過 D3 將 C3 再充電至 VOUT/2。由于 D3 導通，FET 漏極電壓被鉗位至 VOUT/2。現在 C1，之前充電到 VOUT/2，將它的一些能量通過 D1 轉移到 C2，也將其重新充電到 VOUT/2。C2 和 C3 電壓之和為 VOUT。在此期間，C2 和 C3 正在充電，電感器為負載提供電流。

在這種配置中，升壓轉換器應設計為提供 VOUT/2，但輸出電流是輸出電流的兩倍。這種電路配置將整流二極管、輸出電容器、能量傳輸電容器和 FET 上的電壓應力降低到 VOUT/2——這是一個主要優勢。然而，FET 和電感器將在幾乎相同的峰值電流和占空比下工作，就像沒有倍增器時一樣，因為輸出的總功率沒有變化。

下面是一個示例電路，它采用圖 1 的倍頻器級，并通過添加一個額外的級來創建一個三倍器。作為乘法器的三倍，每個功率級組件將以輸出電壓的 33% 運行，或 200 V 輸出時最大 67 V。這允許使用常見的 100 V 組件，提供足夠的 67% 降額。該電路中的乘法器級可以根據需要按比例放大，以進一步降低相同輸出電壓的電壓應力，或簡單地增加輸出電壓。

以下是示例電路中 TP1、TP2 和 TP3 在滿負載和 15 V 輸入下的開關波形。正如預期的那樣，下面的波形是設置為 67 V 的典型 DCM 升壓轉換器的波形。上面的兩個波形在形狀上與第一個波形相同，但乘法器級將電平移位了 67 V 和 134 V。然后 D1 對頂部波形 （TP3） 進行峰值檢測，以將輸出電容器充電至 200 V 輸出電壓。

上圖顯示了一個反相降壓-升壓轉換器，它具有乘法器組件的交替排列以產生負輸出電壓。操作類似于圖 1。

當 FET Q1 開啟時，輸入電壓施加在 L1 上，存儲能量，而 C1 充電至 |VIN+VOUT/2| 通過 D2。C1 上的能量傳輸電容器電壓高于升壓轉換器上的電壓。Q1 關閉后，L1 中的電流迫使 D1 導通，就像在標準反相降壓-升壓中一樣，將 D1 的陰極電壓拉至 –VOUT/2。在該轉換中，D3 導通，將存儲在 C1 中的電荷轉移到 C3 中。雖然 C2 和 C3 上的電壓不相等，但它們的輸入電壓幅度不同。因此，對于低輸入與高輸出電壓比，這種差異通常是微不足道的。

在此應用中，P 溝道 FET 是一個不錯的選擇，因為所使用的控制器只需要針對最大輸入電壓進行額定，因為它以地為參考。使用 P 溝道 FET 時不需要連接到開關節點。這對于 N 溝道 FET 來說是必需的，并且由于大多數降壓控制器限制在 100 V 以下，這分別限制了負輸出電壓。無論使用何種控制器，必須使用運算放大器 （op amp） 對檢測到的負輸出電壓進行反相，以提供正反饋電壓以進行調節。