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  • 開關電源的Boost電路圖文介紹
    • 發布時間:2024-09-18 19:51:46
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    開關電源的Boost電路圖文介紹
    1 、Boost電路原理
    開關電源Boost電路是一種升壓型DC-DC轉換電路,其輸出電壓高于輸入電壓。
    Boost電路拓撲圖如下圖所示,該電路由開關管Q、電感L、輸出濾波電容C、二極管D和負載R組成。其中開關管通常由PWM波驅動導通和關閉,控制電感儲能、釋放能量,進而實現升壓。
    開關電源的Boost電路圖
    Boost電路拓撲結構圖
    開關管Q導通時,導通電阻RdsON很小,相當于短路,此時,二極管左側短路到地,右側電容電壓不能突變,因此二極管處于處于截止狀態。輸入電源Vin給電感L充電,電感儲能,因為電感兩端電流不能突變(變大),電感會產生反向電動勢阻止電流變大,電感L兩端電壓極性左正右負,電感兩端電壓UL = Vin,等效電路如下圖所示。注意此時由電容C給負載供電,隨著時間增加,電容C不斷放電,其兩端電壓(即輸出電壓)逐漸減小。
    開關電源的Boost電路圖
    Boost電路開關管Q導通時等效電路圖
    開關管Q截止時,相當于斷路,二極管導通,等效電路如下圖所示。電感電流不能突變(變小),電感會產生反向電動勢阻止電流變小,電感兩端電壓極性左負右正,電感兩端電壓UL =Vout-Vin,此時電感處于放電狀態。可以理解為電感相當于一節電池,和Vin(另一節電池)串聯,一起給負載供電,同時給電容C充電,因此輸出電壓高于輸入電壓。
    開關電源的Boost電路圖
    Boost電路開光管Q截止時等效電路圖
    下面對流過電感電流、電感兩端電壓以及輸出電壓進行分析。MOS管開關周期為Ts,導通時間為Ton,閉合時間為Toff,占空比D=Ton/Ts。
    根據電感伏秒平衡定律,即ULTon=ULToff。
    對于Boost電路而言,ULTon = VinTon,UL Toff=(Vout-Vin) (Ts-Ton)
    即Vin Ton = (Vout-Vin) (Ts-Ton),通過公式推導,
    占空比D = (Vout-Vin)/Vout。
    對參數有了理解后,對開關管導通關閉時電感電流、電感電壓輸出電壓進行分析,如圖所示。
    開關電源的Boost電路圖
    由上圖可知,在開關管導通時,即Ton期間,電感電流不斷增大,電感兩端電壓為Vin,Ton期間由輸出電容放電為負載供電,電容兩端電壓不斷減小即輸出電壓Vout不斷減小,當輸出電壓小于設計值一定程度時,開關管關閉。開關管關閉后,Toff期間流過電感電流減小,電感兩端電壓為Vin-Vout,Toff期間Vin和電感一起為負載供電,輸出電壓不斷增大,當高于設計值一定程度時,開關管再次導通,不斷重復開關管導通關閉,來控制電感儲能和釋放能量,實現升壓。
    2、同步類型BOOST電路
    上述電路拓撲為異步Boost電路,但是二極管導通壓降較大,功耗相對較高,對于有高效率需求的應用就不具有優勢了,因此通會選擇同步Boost芯片,同步Boost升壓電路拓撲將二極管更換為MOS管,同步Boost電路圖示意如下。
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