硬件系统工程师宝典（31）-----升压式Boost电路分析

各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。

上篇我们说到降压式Buck电路，讲了Buck电路的工作模式，在器件选型时需要考虑工作电流和器件耐压，并且要注意电感的选择一般取临界电感的10倍，保证电流的连续。今天我们来分析一下DC/DC中的另一个典型电路升压式Boost电路。

升压式Boost电路分析

Boost电路如下图（a）所示，它是一个升压斩波电路。Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式。

​Boost电路及不同开关状况下等效电路

电感电流连续模式

电感电流连续模式CCM的电路各点工作波形如下图所示：

​电感电流连续的Boost电路各点工作波形

开关状态1：Q导通Q管导通，输入电压加到储能电感L两端，二极管VD被反向截止，如等效电路（b）所示，流过电感的电流计算如下：

​开关状态2：Q截止Q管截止，二极管正向偏置而导通，等效电路（c）所示，电源功率和储存在L中的能量通过二极管VD输送给负载和滤波电容C，此时流过电感的电流推导如下：

那么，当Q管导通期间储能电感L增加的电流等于Q管截止期间减少的电流，这样电路才能达到平衡，才能保证储能电感中一直有能量，这就是所谓的电流连续，连续给负载提供能量和功率，可得输出电压公式：

那么，Boost DC/DC变换器是一个升压电路，当占空比增大时，输出电压从Vd变到任意大。电感中的电流不能突变，电感量越大，电流变化越平滑，反之电流变化越陡峭。

那么当电感量小到临界值时，电感L中储藏的能量在释放时刚好释放完毕。所以，若电感值小于临界值，电感中就会发生断续现象。下面看下电路输出电压的纹波电压：

​由上式可知，增大滤波电容C可对降低纹波起到显著效果，提高半导体器件工作频率也可起到同样效果。

电感电流断续模式

电感电流断续模式的电路各点工作波形如下图所示：

​电感电流断续的Boost电路各点工作波形

1.当Q管导通，电感电流从零增长到ILmax；2.当Q管关断，二极管VD续流，电感电流从ILmax降到零，输出滤波电容电压抬升；3.Q管和二极管VD均截止，电感电流为零，负载由输出滤波电容供电。计算临界电感时，当t=toff时电流恰好等于零：

​其中δ为ton的占空比。

明确了Buck和Boost电路的拓扑结构和工作流程之后，我们就可以根据需要选择合适的BJT或FET、续流二极管、回路电感和滤波电容制作合适的电源电路。

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