硬件工程师-BOOST升压电源设计

目录

一、Boost变换原理

二、Boost电路电感电流模式

三、Boost电路DCM模式下的输出电压

 四、Boost电路基本参数

五、Boost电路电感计算与选择

 六、Boost电路电感计算与选择举例

 七、Boost电路电容计算与选择举例

  八、Boost电路功率开关管的选择

 九、Boost电路二极管的选择


一、Boost变换原理

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 开关闭合时,电感电压等于输入电压

 开关断开时,电感电压=输出电压-输入电压,

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 电感的感生电动势,N ΔΦ磁通的变化率,Δt时间

假设开关闭合与开关断开,开关断开时能量全部释放光

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 将第三个式子带入进去

 将上面的式子转换一下得到下面公式,D是开关导通的时间占空比

 电感的电流

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 开关闭合,电感电流线性上升

开关断开,电感电流线性下降

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 斜率变化、

波形的大小取决于->负载电流Io

纹波大小取决于->电感量的大小,电感越大纹波越小,电感越小纹波越大。

变化的快慢,斜率取决于->输入电压输出电压

磁饱和:磁通达到极限,不再增加,感生电动势(UL)变为0,变为一条导线(R很小),电流急剧上升,烧毁元件。

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 所以要避免磁芯饱和的现象,应该要对电感电流的峰值进行限制就可以了

二、Boost电路电感电流模式

问题1、BOOST电感电流是否只能是连续的(即CCM模式)?

问题2、有没有可能进入DCM模式?在什么情况下可能进入DCM模式?

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 讨论:开关无论是闭合还是断开,L都有电流吗?

闭合时,电流上升,储能UL=Uin

断开时,电流下降,放能UL=Uo-Uin

能量放完,电流应该为0,此时UL=0

D阳极对地电丛为Uin,阴极对地电压为Uo。

UinD反向偏置,D电流为0L电流亦为0D电流为0期间,负载依靠电容C供电。

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 提示:电感量L较小时,容易进入DCM模式,若L不变,当负载电流下降也会进入DCM

三、Boost电路DCM模式下的输出电压

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 四、Boost电路基本参数

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五、Boost电路电感计算与选择

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 六、Boost电路电感计算与选择举例

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 七、Boost电路电容计算与选择举例

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  八、Boost电路功率开关管的选择

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 九、Boost电路二极管的选择

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十、Boost稳压控制原理

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         输出电压,通过采样电阻接入到误差放大器的反相输入端与基准电压Uref比较,如果高于基准电压Uref误差放大器输出的Ue降低,误差放大器接入到PWM输出比较器的同相输入端,Ue降低,输出的PWM占空比降低,导致输出电压Uo下降

         输出电压,通过采样电阻接入到误差放大器的反相输入端与基准电压Uref比较,如果低于基准电压Uref误差放大器输出的Ue升高,误差放大器接入到PWM输出比较器的同相输入端,Ue升高,输出的PWM占空比升高,导致输出电压Uo升高

三个环节:采样通过电阻分压采样,分析通过误差放大器分析,调节占空比通过PWM比较器

十一、比较器工作原理

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 G=100dB的意思是100/20=5,10^5倍

同相输入端大于反相输入端,Uo输出高电平,反相输入端低于同相输入端,Uo输出高电平

同相输入端小于反向输入端,Uo输出低电平,反相输入端高于同相输入端,Uo输出低电平

十二、误差放大器(负反馈放大器)

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闭环放大倍数为Av=Rf/Ri。

 采样电压比参考电压高,输出电压减小

采样电压比参考电压低,输出电压升高

十三、误差放大器与PWM比较器配合使用

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 参考电压Uerf为5V。Usample为采样电压

 十四、稳压控制环的参数

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 输出电压为10V,PWM占空比围绕50%进行波动调整。

十五、Boost实例 

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电压调整率1%

电流调整率1%

输出纹波<300mv

效率不低压80%

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