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?boost电路工作原理、参数计算、占空比

文章来源: 贤集网小纺网络整编       发布时间:2018-12-22

boost电路是升压斩波电路,其输出电压比输入电压高。boost电路是电子电路设计一种较为常见的电路设计方式。那么boost电路原理是怎样的呢?一个最简单的Boost电路可以只有五个元器件组成:电源、电感、电容、二极管和一个开关。如果单独将电感或电容连接到电源两端,它们都能够将电能以种种形式储存起来。这是怎么回事呢?下面贤集网小编为大家介绍boost电路工作原理、参数计算、占空比相关知识。

?boost电路工作原理、参数计算、占空比

boost电路前言


开关电源最常见的三种结构布局是降压(buck)、升压(boost)和降压–升压(buck-boost),这三种布局都不是相互隔离的。boost升压电路,the boost converter(或者叫step-up converter),是一种常见的开关直流升压电路,它可以使输出电压比输入电压高。


DCDC电源类型分为2种,一种是隔离性,一种是非隔离型。隔离型DCDC的意思是输出的GND和输入的GND是无关系的,也成为悬浮电源。常见的DC-DC芯片大都是非隔离型的。隔离性的电源,是双向,也叫做升压降压类型,非隔离型的,分为boost和buck两种。


boost电路工作原理


当电感被连接到电源两端的时候,电流流过电感,这个过程会在电感周围产生感生磁。?钡缌魑榷ㄖ?,其磁场也趋于稳定。若我们将电源撤掉,磁场将会在线路中产生一个方向相反的电动势,其值可能大于原电源的电动势。明白了这两点,Boost电路的最基本原理也就不难分析了。

?boost电路工作原理、参数计算、占空比

boost电路工作原理图一

?boost电路工作原理、参数计算、占空比

boost电路工作原理图二

?boost电路工作原理、参数计算、占空比

boost电路工作原理图三

在这样的一个电路中,如果我们闭合开关,电源将对电感充电,电能转化为电感上的磁场能量。而当我们打开开关,电感上的磁场将转化为电能,通过右侧的二极管向电容充电。而对于电容来说,其电压将取决于电源电压和电感的充电过程,在开关打开的时候,为其供电的除了电源,还有电感中的能量,因此其电压将高于原电源电压。如果这个过程不断地往复下去,我们就能够在电容两端得到高于电源电压的输出电压。


BOOST升压电路参数计算


已知参数:


输入电压:12V---Vi


输出电压:18V---Vo


输出电流:1A---Io


输出纹波:36mV---Vpp


工作频率:100KHz---f


1、占空比


稳定工作时,每个开关周期,导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有


don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,don=0.572


2、电感量


先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量


其值为Vi*(1-don)/(f*2*Io),参数带入,Lx=38.5uH,


deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入,deltaI=1.1A


当电感的电感量小于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加变化较明显,


当电感的电感量大于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加几乎不再变。?捎谠黾拥绺辛靠梢约跣〈胖退鸷,另外考虑输入波动等其他方面影响取L=60uH,


deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入,deltaI=0.72A,


I1=Io/(1-don)-(1/2)*deltaI,I2=Io/(1-don)+(1/2)*deltaI,


参数带入,I1=1.2A,I2=1.92A


3、输出电容:


此例中输出电容选择位陶瓷电容,故ESR可以忽略


C=Io*don/(f*Vpp),参数带入,


C=99.5uF,3个33uF/25V陶瓷电容并联


4、磁环及线径:


查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环


Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2),参数带入,irms=1.6A


按此电流有效值及工作频率选择线径


其他参数:


电感:L占空比:don


初始电流:I1峰值电流:I2线圈电流:Irms


输出电容:C电流的变化:deltaI整流管压降:Vd


Boost电路占空比怎么计算?


占空比是指在一个脉冲循环内,通电时间相对于总时间所占的比例。


稳定工作时,每个开关周期,导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有


don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,don=0.572


η是效率。如果是在理想的情况下(不计任何损耗时),占空比的计算式为:D=1-Vin/Vout


在Boost电路中,通常选择合适电感量来限制流过的纹波电流。电感的纹波电流正比于输入电压和MOSFET开通时间,反比于电感量。电感量的大小决定了连续模式和非连续模式的工作点。


以上就是关于boost电路工作原理、参数计算、占空比的知识介绍,在电源设计中,boost电路相对于BUCK而言,两者同样都起着不可替代的作用。如对boost电路设计有其他疑问,欢迎前往贤集网论坛进行探讨。

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