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                    Boost電路的結構及工作原理

                    時間:2018-11-06 12:40:17來源: 作者: 點擊:
                      Boost電路定義
                      Boost升壓電路的英文名稱為“theboostconverter”,或者叫“step-upconverter”,是一種開關直流升壓電路,它能夠將直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電,也稱為直

                      Boost電路定義
                      Boost升壓電路的英文名稱為“theboostconverter”,或者叫“step-upconverter”,是一種開關直流升壓電路,它能夠將直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電,也稱為直流—直流變換器(DC/DCConverter)。
                      直流—直流變換器通過對電力電子器件的通斷控制,將直流電壓斷續地加到負載上,通過改變占空比改變輸出電壓平均值。


                      假定那個開關(三極管或者mos管)已經斷開了很長時間,所有的元件都處于理想狀態,那么電容電壓等于輸入電壓。
                      開關管Q也為PWM控制方式,但最大占空比Dy必須限制,不允許Dy=1的狀態下工作。電感Lf在輸入側,成為升壓電感。
                      Boost電路結構
                      下面以uc3842的Boost電路為例介紹Boost電路的結構。


                      圖中輸入電壓Vi=16~20V,既供給芯片,又供給升壓變換。
                      開關管以UC3842設定的頻率周期開閉,使電感L儲存能量并釋放能量。
                      當開關管導通時,電感以Vi/L的速度充電,把能量儲存在L中。當開關截止時,L產生反向感應電壓,通過二極管D把儲存的電能以(Vo-Vi)/L的速度釋放到輸出電容器C2中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制,而傳遞能量的多少通過電感電流的峰值來控制。
                      整個穩壓過程由二個閉環來控制,即:
                      閉環1輸出電壓通過取樣后反饋給誤差放大器,用于同放大器內部的2.5V基準電壓比較后產生誤差電壓,誤差放大器控制由于負載變化造成的輸出電壓的變化。
                      閉環2Rs為開關管源極到公共端間的電流檢測電阻,開關管導通期間流經電感L的電流在Rs上產生的電壓送至PwM比較器同相輸入端,與誤差電壓進行比較后控制調制脈沖的脈寬,從而保持穩定的輸出電壓。誤差信號實際控制著峰值電感電流。
                      Boost電路的工作原理


                      Boost電路的工作原理分為充電和放電兩個部分來說明。
                      充電過程


                      在充電過程中,開關閉合(三極管導通),等效電路圖入下圖所示,開關(三極管)處用導線代替。
                      這時,輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。
                      由于輸入是直流電,所以電感上的電流以一定的比率線性增加,這個比率跟電感大小有關。
                      隨著電感電流增加,電感里儲存了一些能量。
                      放電過程


                      如圖,這是當開關斷開(三極管截止)時的等效電路。
                      當開關斷開(三極管截止)時,由于電感的電流保持特性,流經電感的電流不會馬上變為0,而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。
                      而原來的電路已斷開,于是電感只能通過新電路放電,即電感開始給電容充電,電容兩端電壓升高,此時電壓已經高于輸入電壓了。升壓完畢。
                      說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時,電感吸收能量,放電時電感放出能量。
                      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個持續的電流。
                      如果這個通斷的過程不斷重復,就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。
                      Boost電路參數設計
                      對于Boost電路,電感電流連續模式與電感電流非連續模式有很大的不同,非連續模式輸出電壓與輸入電壓,電感,負載電阻,占空比還有開關頻率都有關系。而連續模式輸出電壓的大小只取決于輸入電壓和占空比。


                      輸出濾波電容的選擇
                      在開關電源中,輸出電容的作用是存儲能量,維持一個恒定的電壓。
                      Boost電路的電容選擇主要是控制輸出的紋波在指標規定的范圍內。
                      對于Boost電路,電容的阻抗和輸出電流決定了輸出電壓紋波的大小。
                      電容的阻抗由三部分組成,即等效串聯電感(ESL),等效串聯電阻(ESR)和電容值(C)。
                      在電感電流連續模式中,電容的大小取決于輸出電流、開關頻率和期望的輸出紋波。
                      在MOSFET開通時,輸出濾波電容提供整個負載電流。
                      電感
                      在開關電源中,電感的作用是存儲能量。
                      電感的作用是維持一個恒定的電流,或者說,是限制電感中電流的變化。
                      在Boost電路中,選擇合適電感量通常用來限制流過它的紋波電流。
                      電感的紋波電流正比于輸入電壓和MOSFET開通時間,反比于電感量。電感量的大小決定了連續模式和非連續模式的工作點。
                      除了電感的感量外,選擇電感還應注意它最大直流或者峰值電流,和最大的工作頻率。
                      電感電流超過了其額定電流或者工作頻率超過了其最大工作頻率,都會導致電感飽和及過熱。
                      MOSFET
                      在小功率的DC/DC變化中,PowerMOSFET是最常用的功率開關。MOSFET的成本比較低,工作頻率比較高。
                      設計中選取MOSFET主要考慮到它的導通損耗和開關損耗。容源電子網www.southerncruisersms.com
                      要求MOSFET要有足夠低的導通電阻RDS(ON)和比較低的柵極電荷Qg。
                      Boost電路的應用領域


                      MAX1771


                      MAX1771是美信公司的電源管理芯片,可以做為升壓電路使用,電路結構為Boost電路,如下圖2.1所示。當電壓輸入電壓的范圍是5-12V,輸出根據的調節范圍是24-36V。引腳1輸出PWM來控制場效應管IRF3205的導通與截止。引腳3是電壓反饋端,內置1.25V的穩壓源。當輸入到3腳的電壓高于或低于1.25V時,芯片會自動調節PWM占空比的減小或增大,以得到穩定的輸出。
                      TL494


                      TL494是一種固定頻率脈寬調制電路,它包含了開關電源控制所需的全部功能,廣泛應用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。
                      IR2110
                      IR2110是美國國際整流器公司利用自身獨有的高壓集成電路及無門鎖CMOS技術,于1990年前后開發并投放市場的大功率MOSFET和IGBT專用柵極驅動集成電路,已在電源變換、馬達調速等功率驅動領域中獲得了廣泛的應用。
                      FAN7930C


                      FAN7930C是一款有源功率因數校正(PFC)控制器,采用8腳SOP封裝。用于在臨界導通模式(CRM)下運行的升壓PFC應用。

                     

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