boost升压电路是六种基本斩波电路之一,是一种开关直流升压电路,它可以使输出电压比输入电压高。主要应用于直流电动机传动、单相功率因数校正(PFC)电路及其他交直流电源中。

1.boost电路工作原理    

 

升压(Boost)斩波电路的工作原理:假定那个开关(三极管或者mos管)已经断开了很长时间,所有的元件都处于理想状态,电容电压等于输入电压。

boost电路工作原理

(图片来源于互联网)

分析升压斩波电路工作原理时,首先假设电路中电感L值很大,电容C值也很大。当可控开关V处于通态时,电源E向电感L充电,充电电流基本恒定为I1,同时电容C上的电压向负载供电。因为C值很大,基本能保持输出电压uo为恒值,记为Uo。设V处于通态的时间为ton,当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载提供能量。设V处于关断的时间为toff,则在此期间电感L释放的能量为(Uo-E)I1toff。当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等。 

 

在充电过程中,开关闭合(三极管导通),等效电路如图1,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。

boost电路工作原理

(图片来源于互联网)

放电过程如图2,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。

boost电路工作原理

(图片来源于互联网)

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。

 

2.boost电路参数计算

 

已知参数:输入电压:12V --- Vi;输出电压:18V ---Vo;输出电流:1A --- Io;输出纹波:36mV --- Vpp;工作频率:100KHz --- f。

 

1、占空比:稳定工作时,每个开关周期,导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,don=0.572。

 

2、电感量:先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量。其值为Vi*(1-don)/(f*2*Io),参数带入,Lx=38.5uH,deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入,deltaI=1.1A。当电感的电感量小于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加变化较明显,当电感的电感量大于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加几乎不再变小,由于增加电感量可以减小磁滞损耗,另外考虑输入波动等其他方面影响取L=60uH,deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入,deltaI=0.72A,I1=Io/(1-don)-(1/2)*deltaI,I2= Io/(1-don)+(1/2)*deltaI,参数带入,I1=1.2A,I2=1.92A。

 

3、输出电容:此例中输出电容选择位陶瓷电容,故 ESR可以忽略C=Io*don/(f*Vpp),参数带入,C=99.5uF,3个33uF/25V陶瓷电容并联。

 

4、磁环及线径:查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环,Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2),参数带入,irms=1.6A,按此电流有效值及工作频率选择线径。

boost电路参数计算

(图片来源于互联网)

3.boost电路和buck电路区别

 

Buck电路:降压斩波器,其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同。

 

Boost电路:升压斩波器,其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同。

boost电路和buck电路区别

(图片来源于互联网)