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  • boost升壓電路原理,boost電路如何實(shí)現(xiàn)升壓介紹
    • 發(fā)布時(shí)間:2024-07-06 18:41:09
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    boost升壓電路原理,boost電路如何實(shí)現(xiàn)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(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、單相功率因數(shù)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(guān)管、二極管、濾波電容、負(fù)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(shí)現(xiàn)升壓?
    下圖所示為升壓型(BOOST)電源拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)示意圖:
    boost升壓電路
    1. Q1導(dǎo)通時(shí):電流方向?yàn)閂dc通過L1和Q1到GND,而負(fù)載電流(Io)全部由輸出電容器C0提供;所以C0應(yīng)足夠大,以使在Ton時(shí)間段內(nèi)向負(fù)載供電時(shí)的輸出電源電壓降滿足設(shè)計(jì)要求;
    ——Q1導(dǎo)通時(shí)電流路徑為:從Vdc流到了GND,并沒有能量傳輸?shù)捷敵龆?;感覺這不是浪費(fèi)電能了么?其實(shí)理想情況下(不考慮電感器DCR和MOS管導(dǎo)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(guān)斷時(shí):由于電感器電流不能突變,電流方向?yàn)閂dc通過L1和D1向C0和負(fù)載供電,此時(shí)C0兩端電壓高于Vdc;此時(shí)Vdc電源和電感器儲能(總共兩部分)給負(fù)載和C0供電(補(bǔ)充電容器C0單獨(dú)向負(fù)載供電時(shí)(ton階段)損失的靜電場能);
    ——Q1關(guān)斷,經(jīng)過電感器L1的電流由增加變成減小(電流變化率產(chǎn)生變化),所以電感器的感應(yīng)電壓方向發(fā)生轉(zhuǎn)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(shí)輸出電壓Vo會高于Vdc。
    3. 輸入電容器串聯(lián)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(lián)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(dòng);——BOOST拓?fù)涞妮敵鲭娫醇y波電流相對BUCK拓?fù)鋪碚f更大,所以對BOOST拓?fù)涞妮敵鲭娙萜饔懈叩囊螅篍SR更低、容量更大等。
    5. 對于輸出電容來說,在穩(wěn)態(tài)下其平均電流為0(同BUCK拓?fù)洌?,那么BOOST拓?fù)涞钠骄O管電流必然等于負(fù)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(fù)載電流的關(guān)系。
    6. 輸出電壓的調(diào)整是通過反饋環(huán)路控制Q1的導(dǎo)通時(shí)間Ton來實(shí)現(xiàn)的,若直流負(fù)載電流Io上升,則導(dǎo)通時(shí)間Ton會自動(dòng)增加為負(fù)載提供更多的能量。
    同樣,根據(jù)BOOST拓?fù)湟部梢酝ㄟ^伏秒定律來推導(dǎo)直流傳遞函數(shù):
    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(guān)系為:Vo = Vin* [1/(1-D)]。
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