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Boost升壓電路
閱讀�20065�(shí)間:2011-06-01 08:41:15

  boost升壓電路是一種直流一直流變換電路,即是一種開�(guān)直流升壓電路,它可以是輸出電壓比輸入電壓�。其工作過程包括電路啟動�(shí)的瞬�(tài)工作過程和電路穩(wěn)定后的穩(wěn)�(tài)工作過程�

部件功能

  boost升壓電路電感的作用:是將電能和磁場能相互�(zhuǎn)換的能量�(zhuǎn)換器�,當(dāng)MOS開關(guān)管閉合后,電感將電能�(zhuǎn)換為磁場能儲存起�,當(dāng)MOS斷開后電感將儲存的磁場能�(zhuǎn)換為電場�,且這�(gè)能量在和輸入電源電壓疊加后通過二極管和電容的濾波后得到平滑的直流電壓提供給�(fù)�,由于這�(gè)電壓是輸入電源電壓和電感的磁碭能�(zhuǎn)換為電能的疊加后形成�,所以輸出電壓高于輸入電壓,既升壓過程的完成�

  boost升壓電路的肖特基二極管主要起隔離作用,即在MOS開關(guān)管閉合時(shí),肖特基二極管的正極電壓比負(fù)極電壓低,此�(shí)二極管反偏截�,使此電感的儲能過程不影響輸出端電容對負(fù)載的正常供電;因在MOS管斷開時(shí),兩種疊加后的能量通過二極向負(fù)載供�,此�(shí)二極管正�?qū)ǎ笃湔驂航翟叫≡胶?,盡量使更多的能量供給到�(fù)載端。閉合開�(guān)會引起通過電感的電流增�。打開開�(guān)會促使電流通過二極管流向輸出電�。因儲存來自電感的電流,多�(gè)開關(guān)周期以后輸出電容的電壓升�,結(jié)果輸出電壓高于輸入電��

工作原理

  基本電路圖見圖一�

BOOST升壓電路

  假定那�(gè)開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長時(shí)�,所有的元件都處于理想狀�(tài),電容電壓等于輸入電��

  下面要分充電和放電兩�(gè)部分來說明這�(gè)電路

  充電過程

  在充電過程中,開�(guān)閉合(三極管�(dǎo)通),等效電路如圖二,開�(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替。這時(shí),輸入電壓流過電�。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流�,所以電感上的電流以一定的比率線性增�,這�(gè)比率跟電感大小有�(guān)。隨著電感電流增�,電感里儲存了一些能量�

BOOST升壓電路

  放電過程

  如圖,這是�(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí)的等效電�。當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí),由于電感的電流保持特�,流�(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?,而是緩慢的由充電完畢�(shí)的值變?yōu)?。而原來的電路已斷�,于是電感只能通過新電路放�,即電感開始給電容充�,電容兩端電壓升�,此�(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓�。升壓完畀�

BOOST升壓電路

  說起來升壓過程就是一�(gè)電感的能量傳遞過�。充電時(shí),電感吸收能�,放電時(shí)電感放出能量�

  如果電容量足夠大,那么在輸出端就可以在放電過程中保持一�(gè)持續(xù)的電流�

  如果這�(gè)通斷的過程不斷重�(fù),就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓�

  一些補(bǔ)�1 AA電壓�,反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開�(guān)�,整流�,及其他損�(含電感上).

  1.電感不能用磁體太小的(無法存應(yīng)有的能量),線徑太細(xì)�(脈沖電流�,會有線損�).

  2. 整流管大都用肖特�,大家一�,無特�,在輸�3.3V�(shí),整流損耗約百分之十.

  3 .開關(guān)�,�(guān)鍵在這兒�,放大量要足夠�(jìn)飽和,�(dǎo)通壓降一定要�,是成功的�(guān)�.總共才一�,管子上耗多了就沒電出來�,因些管壓降應(yīng)選電流時(shí)不超�0.2--0.3V,單只做不到就多只并聯(lián).......

  4 電流有多大呢?我們簡單點(diǎn)就算1A�,其實(shí)是不止的.由于效率低會超過1.5A,這是平均�,半周供電�(shí)�3A,�(shí)際電流波形為0�6A.所以咱建議要用兩只號稱5A�(shí)�3A的管子并起來才能勉強(qiáng)對付.

  5 �(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管�,所以咱建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨?

  開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電源經(jīng)由電�-開關(guān)管形成回路,電流在電感中�(zhuǎn)化為磁能貯存;開�(guān)管關(guān)斷時(shí),電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負(fù)右正,此電壓疊加在電源正�,經(jīng)由二極管-�(fù)載形成回�,完成升壓功�。既然如此,提高�(zhuǎn)換效率就要從三�(gè)方面著手�

  1.盡可能降低開�(guān)管導(dǎo)通時(shí)回路的阻�,使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能�

  2.盡可能降低負(fù)載回路的阻抗,使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能,同�(shí)回路的損��

  3.盡可能降低控制電路的消�,因?yàn)閷τ谵D(zhuǎn)換來�,控制電路的消耗某種意義上是浪�(fèi)掉的,不能轉(zhuǎn)化為�(fù)載上的能��

  具體�(jì)�

  已知參數(shù)�

  輸入電壓�12V                        --- Vi

  輸出電壓�18V                        ---Vo

  輸出電流�1A                          --- Io

  輸出紋波�36mV                     --- Vpp

  工作頻率�100KHz                  --- f

  1、占空比

  �(wěn)定工作時(shí),每�(gè)開關(guān)周期,導(dǎo)通期間電感電流的增加等于�(guān)斷期間電感電流的減少,即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有

  don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),參數(shù)帶入,don=0.572

  2、電感量

  先求每�(gè)開關(guān)周期�(nèi)電感初始電流等于輸出電流�(shí)的對�(yīng)電感的電感量

  其值為Vi*(1-don)/(f*2*Io),參�(shù)帶入,Lx=38.5uH,

  deltaI=Vi*don/(L*f),參�(shù)帶入,deltaI=1.1A

  �(dāng)電感的電感量小于此值Lx�(shí),輸出紋波隨電感量的增加變化較明��

  �(dāng)電感的電感量大于此值Lx�(shí),輸出紋波隨電感量的增加幾乎不再變小,由于增加電感量可以減小磁滯損�,另外考慮輸入波動等其他方面影響取L=60uH�

  deltaI=Vi*don/(L*f),參數(shù)帶入,deltaI=0.72A�

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

  參數(shù)帶入,I1=1.2A,I2=1.92A

  3、輸出電容:

  此例中輸出電容選擇位陶瓷電容,故 ESR可以忽略

  C=Io*don/(f*Vpp),參數(shù)帶入�

  C=99.5uF�3�(gè)33uF/25V陶瓷電容并聯(lián)

  4、磁�(huán)及線徑:

  查找磁環(huán)手冊選擇對應(yīng)峰值電流I2=1.92A�(shí)磁環(huán)不飽和的適合磁環(huán)

  Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2),參�(shù)帶入,irms=1.6A

  按此電流有效值及工作頻率選擇線徑

  其他參數(shù)�

  電感:L              占空比:don

  初始電流:I1     峰值電流:I2             線圈電流:Irms

  輸出電容:C     電流的變化:deltaI     整流管壓降:Vd

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