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【Boost电路入门】第二讲:Boost电路的工作原理和参数设计

萌萌老师又来啦~我们继续来讲Boost电路的理论知识。这个帖子中,萌萌老师将为大家讲解Boost电路的工作原理和参数设计~希望大家能够认真学习,共同进步~!


Boost电路的工作原理


萌萌老师要从充电和放电两个过程来讲解Boost电路的工作原理~


充电过程






在充电过程中,开关闭合(三极管导通),等效电路图入下图所示,开关(三极管)处用导线代替。

这时,输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。

由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。

随着电感电流增加,电感里储存了一些能量。


放电过程



如图,这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。

当开关断开(三极管截止)时,由于电感的电流保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。

而原来的电路已断开,于是电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。


说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时,电感吸收能量,放电时电感放出能量。

如果电容量足够大,那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复,就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。


Boost电路参数设计


对于Boost电路,电感电流连续模式与电感电流非连续模式有很大的不同,非连续模式输出电压与输入电压,电感,负载电阻,占空比还有开关频率都有关系。而连续模式输出电压的大小只取决于输入电压和占空比。


输出滤波电容的选择


在开关电源中,输出电容的作用是存储能量,维持一个恒定的电压。

Boost电路的电容选择主要是控制输出的纹波在指标规定的范围内。

对于Boost电路,电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小。

电容的阻抗由三部分组成,即等效串联电感(ESL),等效串联电阻(ESR)和电容值(C)。

在电感电流连续模式中,电容的大小取决于输出电流、开关频率和期望的输出纹波。

在MOSFET开通时,输出滤波电容提供整个负载电流。


电感


在开关电源中,电感的作用是存储能量。

电感的作用是维持一个恒定的电流,或者说,是限制电感中电流的变化。

在Boost电路中,选择合适电感量通常用来限制流过它的纹波电流。

电感的纹波电流正比于输入电压和MOSFET开通时间,反比于电感量。电感量的大小决定了连续模式和非连续模式的工作点。

除了电感的感量外,选择电感还应注意它最大直流或者峰值电流,和最大的工作频率。

电感电流超过了其额定电流或者工作频率超过了其最大工作频率,都会导致电感饱和及过热。


MOSFET


在小功率的DC/DC变化中,Power MOSFET是最常用的功率开关。MOSFET的成本比较低,工作频率比较高。

设计中选取MOSFET主要考虑到它的导通损耗和开关损耗。

要求MOSFET要有足够低的导通电阻RDS(ON)和比较低的栅极电荷Qg。


以上就是萌萌老师这次讲述的所有内容,下一个帖子中所要讲述的是Boost电路的应用~

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sinba
LV.3
2
2017-11-28 19:48
mark ;好资料收藏;谢谢
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2019-02-18 11:35
@sinba
mark;好资料收藏;谢谢

请教一下,为什么boost放电过程,电感和电容之间不是有一个二极管吗?  为什么电感上的电压比电容端高呀?

二极管能导通,说明电感输出电压比电容高,   电感和电源并联导致电感输出电压比电容高.

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NON0
LV.4
4
2019-02-27 16:53
@汪洋小虾米
请教一下,为什么boost放电过程,电感和电容之间不是有一个二极管吗? 为什么电感上的电压比电容端高呀?二极管能导通,说明电感输出电压比电容高, 电感和电源并联导致电感输出电压比电容高.
mos关断,电感产生感应电动势Vr,(Vin+Vr)一直往上,直到高过输出,D导通。
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