升压式Boost电路分析

文摘   科技   2024-11-26 20:20   浙江  

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升压式Boost电路分析



Boost电路如下图(a)所示,它是一个升压斩波电路。Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式。

Boost电路及不同开关状况下等效电路




电感电流连续模式



电感电流连续模式CCM的电路各点工作波形如下图所示:

电感电流连续的Boost电路各点工作波形

开关状态1Q导通

Q管导通,输入电压加到储能电感L两端,二极管VD被反向截止,如等效电路(b)所示,流过电感的电流计算如下:

开关状态2Q截止

Q管截止,二极管正向偏置而导通,等效电路(c)所示,电源功率和储存在L中的能量通过二极管VD输送给负载和滤波电容C,此时流过电感的电流推导如下:

那么,当Q管导通期间储能电感L增加的电流等于Q管截止期间减少的电流,这样电路才能达到平衡,才能保证储能电感中一直有能量,这就是所谓的电流连续,连续给负载提供能量和功率,可得输出电压公式:

那么,Boost DC/DC变换器是一个升压电路,当占空比增大时,输出电压从Vd变到任意大。

电感中的电流不能突变,电感量越大,电流变化越平滑,反之电流变化越陡峭。那么当电感量小到临界值时,电感L中储藏的能量在释放时刚好释放完毕。所以,若电感值小于临界值,电感中就会发生断续现象。

下面看下电路输出电压的纹波电压:

由上式可知,增大滤波电容C可对降低纹波起到显著效果,提高半导体器件工作频率也可起到同样效果。



电感电流断续模式



电感电流断续模式的电路各点工作波形如下图所示:

电感电流断续的Boost电路各点工作波形

1.Q管导通,电感电流从零增长到ILmax

2.Q管关断,二极管VD续流,电感电流从ILmax降到零,输出滤波电容电压抬升;

3.Q管和二极管VD均截止,电感电流为零,负载由输出滤波电容供电。

计算临界电感时,当t=toff时电流恰好等于零:

其中δton的占空比。

明确了Buck和Boost电路的拓扑结构和工作流程之后,我们就可以根据需要选择合适的BJT或FET、续流二极管、回路电感和滤波电容制作合适的电源电路。


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