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  6. boost升壓電路原理,boost電路如何實現升壓介紹
    • 發布時間:2024-07-06 18:41:09
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    boost升壓電路原理,boost電路如何實現升壓介紹
    boost升壓電路原理
    boost升壓電路是基本斬波電路之一,是一種輸出電壓大于等于輸入電壓的單管非隔離直流變換電路。主要應用于直流電動機傳動、單相功率因數校正(PFC)電路及其他交直流電源中。
    boost升壓電路由直流電壓源、電感、開關管、二極管、濾波電容、負載電阻組成,升壓電路圖如圖1所示。
    boost升壓電路
    boost電路如何實現升壓?
    下圖所示為升壓型(BOOST)電源拓撲的結構示意圖:
    boost升壓電路
    1. Q1導通時:電流方向為Vdc通過L1和Q1到GND,而負載電流(Io)全部由輸出電容器C0提供;所以C0應足夠大,以使在Ton時間段內向負載供電時的輸出電源電壓降滿足設計要求;
    ——Q1導通時電流路徑為:從Vdc流到了GND,并沒有能量傳輸到輸出端;感覺這不是浪費電能了么?其實理想情況下(不考慮電感器DCR和MOS管導通電阻,P = I2*R = 0)并不會損耗電能,而是將能量儲存到了電感器L1中。
    2. Q1關斷時:由于電感器電流不能突變,電流方向為Vdc通過L1和D1向C0和負載供電,此時C0兩端電壓高于Vdc;此時Vdc電源和電感器儲能(總共兩部分)給負載和C0供電(補充電容器C0單獨向負載供電時(ton階段)損失的靜電場能);
    ——Q1關斷,經過電感器L1的電流由增加變成減小(電流變化率產生變化),所以電感器的感應電壓方向發生轉變,即由原來的左高右低(與Vdc抵消)變成左低右高(與Vdc疊加),此時輸出電壓Vo會高于Vdc。
    3. 輸入電容器串聯電感器,所以輸入電容電流是“平滑”的,如下左圖所示;
    boost升壓電路
    4. 輸出電容器串聯的是二極管(D1),所以輸出電容器的電流是斬波式的,如上右圖紅色線所示,必然會影響輸出電源的波動;——BOOST拓撲的輸出電源紋波電流相對BUCK拓撲來說更大,所以對BOOST拓撲的輸出電容器有更高的要求:ESR更低、容量更大等。
    5. 對于輸出電容來說,在穩態下其平均電流為0(同BUCK拓撲),那么BOOST拓撲的平均二極管電流必然等于負載電流,所以Id_avg = Io=IL*(1-D),IL= Io/(1-D),這是平均電感器電流和負載電流的關系。
    6. 輸出電壓的調整是通過反饋環路控制Q1的導通時間Ton來實現的,若直流負載電流Io上升,則導通時間Ton會自動增加為負載提供更多的能量。
    同樣,根據BOOST拓撲也可以通過伏秒定律來推導直流傳遞函數:
    Von = Vin – Vsw,Voff = Vo + Vd – Vin,Von*Ton = Voff * Toff,
    那么1/D = T/Ton = (Toff+Ton)/Ton = (Vo+Vd-Vsw)/(Vo+Vd-Vin),
    所以D = (Vo+Vd-Vin)/ (Vo+Vd-Vsw),
    如果MOS管壓降(Vsw)和二極管壓降(Vd)相比輸入/輸出電源電壓都很小,
    那么D ≈ (Vo-Vin)/Vo,輸出與輸入之間的關系為:Vo = Vin* [1/(1-D)]。
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