(完整)Boost電路學(xué)習(xí)筆記

1、Boost 電路學(xué)習(xí)筆記Boost 電路基本框圖：采用恒頻控制方式，占空比可調(diào)。Q導(dǎo)通時間為TON。 MOSFETQ 導(dǎo)通時為電感充電過程，MOSFET Q關(guān)斷時，為電感放電過程。（ 1） MOSFET導(dǎo)通時，等效模型如圖Q1.2。輸入電壓Vdc流過電感L。二極管 D 防止電容C 對地放電。由于輸入是直流電，所以電感L 上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。圖 1.2MOSFET關(guān)斷時，Q等效模型如圖1.3。 由于電感L 的電流不能突變的特性，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢由充電完畢時的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通

2、過新電路放電，即電感 L 開始給電容C充電， 電容兩端電壓升高，此時電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。1.3Boost 電路波形分析：圖 1.4Ia大于0， BOOST電路工作于連續(xù)模式，Ia等于0， BOOS電路工作于不連續(xù)T模式。BOOST調(diào)整器最好工作于不連續(xù)模式。MOSFET導(dǎo)通時，QVD點(diǎn)接地，（假設(shè)MOSFE導(dǎo)通，壓降為T0）電壓為0V，因?yàn)檩斎腚妷汉愣╒dc, 所以電感兩端承受的電壓為（Vdc 0） Vdc為一個恒定值，因此流經(jīng)電感的電流線性上升，其斜率為I/ t Vdc/ L ,L 為電感量，此時電感內(nèi)部的電流變化如圖1.4（ e）所示的上升斜坡，而MOSFE內(nèi)部的電流如圖T1

3、.4（ c）所示。MOSFET關(guān)斷時，Q由于電感電流不能突變的特性，電感兩端的電壓極性顛倒，看作一個電源，和輸入電壓Vdc極性一致，這樣，電路相當(dāng)于兩個電源串聯(lián)，流經(jīng)二極管D，給電容C充電。因?yàn)閮蓚€串聯(lián)電源的總電壓必然高于其中一個電源輸入電壓Vdc高， 以此輸出電壓便會升高，且高于輸入電壓Vdc。二極管的電流變化如圖1.4（ d） ，電感電流的變化如圖1.4（ e）Boost 電路三種工作模式：Boost 電路有三種工作模式：（取決有BOOST電路中電感的工作模式）（ 1） ：連續(xù)工作模式（ 2） ：臨界工作模式（ 3） ：不連續(xù)工作模式a）連續(xù)工作模式b）臨界工作模式圖（c）不連續(xù)工作模式圖

4、（a）電感IL 電流從上一個周期的關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)入下一個周期的導(dǎo)通時，電感電流并未下降為0V，為連續(xù)工作模式 ;圖（b）電感IL 電流從上一個周期的關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)入下一個周期的導(dǎo)通時，電感電流恰好下降為0V，為臨界工作模式 ;圖（c）電感IL 電流從上一個周期的關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)入下一個周期的導(dǎo)通之前，電感電流已經(jīng)下降為0V，為不連續(xù)工作模式。Boost 電路開環(huán)仿真：連續(xù)工作模式波形圖不連續(xù)工作波形圖不連續(xù)工作模式電路圖開環(huán)下輸入輸出波形圖閉環(huán)控制輸入輸出波形圖參數(shù)具體計算輸入電壓Vdc，輸出電壓Vo，最大輸出功率P(或者負(fù)載最大電流Io)，恒頻模式 f ，紋波電壓Vrr 已知。1、變壓器電感的計算；由前面

5、分析，已知BOOST電路要工作于不連續(xù)模式，必須在一個周期結(jié)束前電感電流 I Q 減小到 0， 可是設(shè)計電路時為了避免負(fù)載的波動進(jìn)入連續(xù)模式，我們一般提前20%T的時間讓電感電流IQ減小到 0. 如圖 1.11 ， 均有20%的死區(qū)裕度。死區(qū)時間為Tdt ( dead time )MOSFET導(dǎo)通時，電感的電流線性上升，其斜率為I / t Vdc/L,L 為電感量，單位為H。 Vdc單位V，I 單位 A峰值為 I VLdcTON(1.1)既然在一個周期結(jié)束前電感電流E 1L* I22(1.2)I Q 減小到0，一個周期內(nèi)那么電感將儲存的所有 能 量 都 供 給 了 負(fù) 載 ， 那 么 電 感

6、傳 輸 的 能 量 為 電 感 的 功 率PL ，121PL E L* I 2 *L2T1.3)MOSFE關(guān)斷時T，由圖 1.3 等效模型可知，在關(guān)斷期間（T TON ） , 輸入電壓Vdc流經(jīng)電感L 和二極管D，以同樣的電流I E（等于電感電流的有效值）給負(fù)載提供能量，根據(jù)等面積法，電感電流的有效值為（有20% 的死區(qū)裕度）1 T TON 20%T108T TONI * I* I*E 2T TON2 T TON1.4)那么輸送到負(fù)載的總功率為11PVdc Vdc* 12* IE*(T TON)*T1PPVdcPL(1.5)2化簡得：P 0.4*VLdc *TON(1.6)又因?yàn)閂o VdcT

7、ON* 0.8TVo ( 留有20%的死區(qū)裕度)1.7)P，Vdc， Vo， T（ f）已知，所以電感值為Vdc20.4*TON1.8)P2、 MOSFE的選??；T主要參數(shù):（1） 最大漏極源極電壓（Drain-Source Voltage（2） 連續(xù)漏極電流（Continuous Drain Current ）（3） 導(dǎo) 通 內(nèi) 阻 RDS（ON） （ Static Drain-Source On-State Resistance ）盡可能小，減少損耗。（1） 最大漏極源極電壓由BOOST電路的輸出電壓Vo決定的；IVdcTON（2） 連續(xù)漏極電流由MOSFE的工作峰值電流決定。T由式 （

8、1.1 ） 可知L（3） 3）導(dǎo)通內(nèi)阻RDS（ON）是取決于選取的MOSFE本身，T與 BOOST電路無關(guān)，可以通過查找芯片手冊datasheet 中的 RDS（ON ）。3、二極管的選??；主要參數(shù):（ 1） 反向重復(fù)峰值電壓Vrrm（ Repetitive peak reverse voltage ） ；（ 2）最大整流電流（平均值）IO（ Maximum average forwardrectified current ）（ 3）反向恢復(fù)時間Trr （ Reverse Recovery Time ）（ 1）反向重復(fù)峰值電壓Vrrm 由BOOST電路的輸出電壓Vo決定的；（ 2）最大整流電流（平均值）I O 由續(xù)流二極管的工作峰值電流決定，由圖 1.4 （ c） （ d）可知，續(xù)流二極管的峰值電流和MOSFET的工作峰值電流一致，IVdcTON計算方法一致，為L（ 3）反向恢復(fù)時間Trr 由續(xù)流二極管的工作頻率f 決定。4、輸出電容的選取；主要參數(shù): （ 1）耐壓值；（ 2）容值。（ 1）耐壓值由BOOST