开关直流升压电源(BOOST)设计
boost电路工作原理
boost电路工作原理
Boost电路是一种用于升压的直流-直流转换器。
它主要由输入电源、开关管、电感、二极管和负载组成。
其工作原理如下：
1. 输入电源：Boost电路的输入电源通常是直流电源，如电池或稳定的直流电源。
2. 开关管：Boost电路中的开关管主要起到开关的作用，在周期性开关的控制下，将电能从输入电源传输到电感中。
3. 电感：电感是Boost电路中的核心元件，它通过储存能量来实现升压功能。
当开关管关闭时，电感中的电流不会突然变为零，而是通过电感中的磁场产生反向电动势，将能量传输到负载电路中。
4. 二极管：在Boost电路中，二极管主要起到导电和反向电流保护的作用。
当开关管断开时，电感中的储能电流无法直接流向负载电路，而是通过二极管的导通，形成一个回路，使得电感中的能量能够传输到负载电路中。
5. 负载：Boost电路中的负载是指输出端的电路或设备，它是通过Boost电路升压后得到的电压输出。
工作原理总结起来就是：当开关管导通时，输入电源的电能通过电感储存；当开关管断开时，电感中的储能电流经过二极管导通，将能量传输到负载电路中，从而实现电压的升高。
需要注意的是，由于Boost电路采用了周期性开关，因此需要一定的控制电路来实现开关管的开关控制。
这通常由微控制器或电子开关控制芯片来完成。
此外，Boost电路在升压过程中会产生一定的功率损耗，因此在设计时需要考虑选择合适的元件以提高效率和减少损耗。
boost电路分析
图一boost升压电路,开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up电路）原理2007-09-29 13:28the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
基本电路图见图一。
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。
下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，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。
放电过程图三如图三，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。
一些补充：AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上).1 电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大).2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联。
Boost电路的结构及工作原理_Boost的应用电路
Boost电路的结构及工作原理_Boost的应用电路Boost电路定义Boost升压电路的英文名称为theboostconverter，或者叫step-upconverter，是一种开关直流升压电路，它能够将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流直流变换器（DC/DCConverter）。
直流直流变换器通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比改变输出电压平均值。
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，那么电容电压等于输入电压。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，成为升压电感。
Boost电路结构下面以UC3842的Boost电路为例介绍Boost电路的结构。
图中输入电压Vi=16~20V，既供给芯片，又供给升压变换。
开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。
当开关管导通时，电感以Vi/L的速度充电，把能量储存在L中。
当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管D把储存的电能以（V o-Vi）/L的速度释放到输出电容器C2中。
输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少通过电感电流的峰值来控制。
整个稳压过程由二个闭环来控制，即：闭环1输出电压通过取样后反馈给误差放大器，用于同放大器内部的2.5V基准电压比较后产生误差电压，误差放大器控制由于负载变化造成的输出电压的变化。
闭环2Rs为开关管源极到公共端间的电流检测电阻，开关管导通期间流经电感L的电流在Rs上产生的电压送至PwM比较器同相输入端，与误差电压进行比较后控制调制脉冲的脉宽，从而保持稳定的输出电压。
误差信号实际控制着峰值电感电流。
Boost电路的工作原理Boost电路的工作原理分为充电和放电两个部分来说明。
充电过程。
高压升压boost方案
高压升压boost方案引言高压升压(boost)方案是一种常见的电路设计方案，用于将低电压升至较高电压的电路。
在许多电子设备中，需要使用较高的电压来驱动特定的元件或执行特定的功能。
本文将介绍高压升压Boost方案的原理、应用、设计步骤以及常见问题和解决方案。
原理高压升压Boost方案使用一种称为升压转换器的电路来将低电压转换为高电压。
这种电路通常由以下几个关键部分组成：1.输入电源：提供低电压输入能量的电源，通常是电池或低压直流电源。
2.电感：通过电感储存能量，并在合适的时机释放能量。
3.开关管：控制电路的打开和关闭，以控制能量的传输。
4.整流器：将储存在电感中的能量转换为所需的高电压输出。
高压升压Boost方案的基本工作原理是：在时间t1，开关管打开，电感储存能量；在时间t2，开关管关闭，电感释放储存的能量；在时间t3，能量通过整流器转换为高电压输出。
这个过程不断循环，以提供稳定的高电压输出。
应用高压升压Boost方案广泛应用于许多电子设备中，包括但不限于以下领域：1.电池供电设备：在一些需要高电压驱动的设备中，使用高压升压方案可以提高设备的效率。
2.LED照明：在LED驱动电路中，使用高压升压方案可以提供足够的电压来驱动LED灯。
3.通信设备：在一些无线通信设备中，使用高压升压方案可以提供足够的电压来驱动射频模块。
4.物联网设备：在一些物联网设备中，例如传感器节点，使用高压升压方案可以提供所需的高电压。
设计步骤设计一个高压升压Boost方案需要经过以下几个步骤：1.确定输出电压：根据应用需求确定所需的高电压输出。
2.计算工作周期：根据输入电压和输出电压计算工作周期和占空比。
3.选择元器件：根据工作周期和电流要求选择合适的电感、开关管和整流器。
4.建立电路图：根据选定的元器件，绘制高压升压Boost方案的电路图。
5.进行模拟仿真：使用电路仿真工具验证电路的性能和稳定性。
6.调整参数和优化设计：根据仿真结果调整元器件参数并优化设计，以达到最佳的高压升压效果。
boost电路的基本拓扑电路
boost电路的基本拓扑电路Boost电路是一种常用的升压电路拓扑结构，它可以将输入电压升高到需要的输出电压。
本文将介绍Boost电路的基本工作原理、拓扑结构及其应用。
一、工作原理Boost电路的基本原理是通过开关管（如MOSFET）的控制，将输入电压按一定的频率和占空比进行切换，然后经过电感L和电容C 滤波，得到所需的升压输出电压。
Boost电路可以分为两个工作阶段：导通阶段和截止阶段。
在导通阶段，开关管导通，输入电压通过电感L和开关管，电感L 储存了电流能量，同时电容C也被充电。
在这个阶段，开关管的导通时间应尽量短，以减小开关管的功耗。
在截止阶段，开关管截止，此时电感L释放能量，输出电压源自电感L，电容C则起到滤波作用，将输出电压稳定在所需的值。
二、拓扑结构Boost电路有两种基本的拓扑结构：单端Boost电路和双端Boost 电路。
1. 单端Boost电路单端Boost电路的输入电压与输出电压共享同一个电感，开关管和二极管串联连接。
工作原理如下：当开关管导通时，输入电压通过开关管和电感L充电，同时电容C也被充电；当开关管截止时，输入电压的负极通过二极管，电感L释放储存的能量，输出电压源自电感L。
2. 双端Boost电路双端Boost电路拥有两个电感，开关管和二极管分别连接在两个电感的两端。
工作原理如下：当开关管导通时，输入电压通过开关管和电感L1充电，输出电压也通过电感L2实现；当开关管截止时，输出电压源自电感L1，电感L2释放储存的能量。
三、应用Boost电路广泛应用于各种需要升压的场合，下面列举几个常见的应用。
1. 直流-直流升压转换器Boost电路在直流-直流升压转换器中被广泛应用。
例如，在可充电电池管理中，当电池输出电压低于负载所需电压时，Boost电路可以将电池电压升高到负载所需的电压，以保证负载正常工作。
2. 太阳能光伏逆变器太阳能光伏逆变器将太阳能电池板的直流电压转换为交流电压供电。
boost升压电路电感和占空比的设计
boost升压电路电感和占空比的设计Boost升压电路是一种常见的直流电压变换器，它可以将输入电压升高到高于输出电压的水平。
这种电路通常用于电源设计、电力电子设备和LED驱动等领域。
在设计和应用Boost升压电路时，电感和占空比是非常重要的参数，下面将对它们的设计进行详细介绍。
一、电感的设计在Boost升压电路中，电感的主要作用是储存能量，以便在开关关闭时提供电流。
电感的大小会影响到输出电压的稳定性和效率。
因此，在设计电感时需要考虑以下因素：1.电感值：电感值的选择取决于输入电压、输出电压、最大输出电流和开关频率等参数。
通常情况下，电感值越大，输出电压的稳定性越好，但同时也会增加电感的体积和成本。
因此，需要根据实际需求选择合适的电感值。
2.磁芯：电感的磁芯也是设计时需要考虑的因素。
常用的磁芯材料有铁氧体、坡莫合金、纳米晶等。
不同的磁芯材料具有不同的磁导率和饱和磁通密度等参数，因此需要根据实际需求选择合适的磁芯材料。
3.线圈：线圈是电感的重要组成部分，它的匝数和线径会影响到电感的性能。
匝数越多，电感值越大；线径越粗，电流容量越大。
因此，在设计线圈时需要考虑匝数和线径的匹配，以获得最佳的电感性能。
二、占空比的设计占空比是指在一个开关周期内，开关导通的时间与整个周期之比。
在Boost升压电路中，占空比是控制输出电压和电流的关键参数。
占空比的设计需要考虑以下因素：1.输出电压和电流：输出电压和电流的大小会影响到占空比的设计。
如果输出电压和电流较大，需要选择较大的占空比以获得较高的输出电压和电流；反之则选择较小的占空比。
2.开关频率：开关频率也会影响到占空比的设计。
开关频率越高，开关导通的时间越短，占空比越小；开关频率越低，开关导通的时间越长，占空比越大。
因此，在设计占空比时需要考虑开关频率的影响。
3.最大占空比：最大占空比是指在一个开关周期内，开关能够导通的最大时间与整个周期之比。
最大占空比受到多种因素的影响，如开关的耐压值、导通电阻、寄生电容等。
BOOST—直流升压电路
BOOST 电路-直流升压变换电路：
基本电路形式：
直流输出电压的平均值高于输出电压的平均值
1.电感电流连续
电感电流连续时，BOOST 变换器分为两个工作阶段：
T 导通，即on t 期间：
电源为只为电感提供能量，电感储能，电源不给负载提供能量，负载仅靠储于电容C 中的能量维持工作；
T 关断，即off t 期间：
电源跟电感共同向负载供电，同时还给电容C 充电，电源对BOOST 电路的输入电流就是升压电感L 电流
故输出电压能够大于输入电压。
维持电感电流临界连续时的电感值为： d OK S O U I DT L 2=
电感电流临界连续的负载电流平均值为： d O S OK U L DT I 2=
当实际负载电流
,O I 大于临界连续值OK I 时，电感电流连续，当实际负载电流等于临界连续值OK I 时，电感电流临界连续，当负载电流小于临界电流OK I 时，电感电流断续，
开关频率越高，电感L 越大，
OK I 越小，越容易实现电感电流连续工作的情况 <1>输出
输出电压 D U U d
O -=1，输出电流d O I D I )1(-=
<2>电感电流的峰-峰值
fL D
U I d L =∆
<3>输出电压纹波为（,O u ∆为纹波电压） ,S L O O T C R D U U =∆
τS
O O T D U U =∆
C R L =τ,为时间常数
注：实际中，选择电感电流的增量L I ∆时，应使电感的峰值电流L d I I ∆+不大于最大平均直流输入电流
d I 的0020，防止电感L 饱和失效。
Boost电路参数的设计(电感,电容)
2 系统设计2. 1 Boost 升压电感的设计要想设计出性能优良的PFC 电路，除了IC外围电路各元件值选择合理外，还需特别认真选择Boost 升压储能电感器。
它的磁性材料不同，对PFC 电路的性能影响很大，甚至该电感器的接法不同，且会明显地影响电流波形;另外，驱动电路的激励脉冲波形上升沿与下降沿的滞后或振荡，都会影响主功率开关管的最佳工作状态。
当增大输出功率到某个阶段时，还会出现输入电流波形发生畸变甚至出现死区等现象。
因此，在PFC 电路的设计中，合理选择Boost PFC 升压电感器的磁心与绕制电感量是非常重要的。
电感值的计算以低输入电压Uin(peak) 和对应的最大占空比Dmax时保证电感电流连续为依据，计算公式为：式中Uin(peak)———低输入交流电压对应的正弦峰值电压，VDmax———Uin(peak) 对应的最大占空比ΔI———纹波电流值，A; 计算时，假定为纹波电流的30%fs———开关频率，Hz占空比的计算公式为：若输入交流电压为220 V( 最低输入电压为85 V)，输出直流电压为390 V，开关频率为fs =50 kHz，输出功率Po =350 W，则可计算得到Dmax =0. 78，纹波电流为1. 75 A，从而求得电感值L3 =713 μH，实际电感值取为1 mH。
由于升压电感工作于电流连续模式，需要能通过较大的直流电流而不饱和，并要有一定的电感量，即所选磁性材料应具有一定的直流安匝数。
设计中，升压电感器采用4 块EE55 铁氧体磁心复合而成，其中心柱截面气隙为1. 5 mm，Boost 储能电感器的绕组导线并不用常规的多股0. 47 mm漆包线卷绕，而是采用厚度为0. 2mm、宽度为33 mm 的薄红铜带叠合，压紧在可插4 块EE55 磁心的塑料骨架上，再接焊锡导线引出，用多层耐高压绝缘胶带扎紧包裹。
去消用薄铜带工艺绕制的Boost 储能电感，对减小高频集肤效应、改善Boost 变换器的开关调制波形、降低磁件温升均起重要作用。
boost升压原理
boost升压原理
Boost升压原理是一种用于直流电源升压的电路。
该电路基于
脉冲宽度调制（PWM）技术，通过高频开关器件（例如MOSFET）的开关动作控制，将输入电源的直流电压升高到较高的输出电压。
具体原理如下：
1. 当开关器件关闭时，输入电源的电流通过感性元件（例如电感或变压器的初级线圈），形成储能，并且能量存储在其中。
2. 当开关器件打开时，感性元件的磁场崩溃，产生一个反向电压，将输出电压升高。
此时储能部分将被释放，并将其能量传递到输出电路。
3. 通过控制开关器件的开关频率和占空比，可以调整输出电压的大小。
Boost升压电路的工作原理基于电感储能和电容转移。
当开关
器件打开时，电感储能，然后在开关器件关闭时，电容将储存的能量传递到输出电路。
通过不断重复这个过程，输入电压可以被升高到所需的输出电压。
Boost升压电路的主要特点是输入电压可以低于输出电压。
然而，实际应用中，由于开关器件的损耗和电路元件的电流和电压限制，电路的效率和升压范围可能会受到限制。
总结起来，Boost升压电路利用开关器件和控制电路，通过电
感储能和电容转移的方式，将输入电压升高到所需的输出电压。
这种电路广泛应用于电源转换和电子设备中，在提供各种电压要求的场景中发挥重要作用。
BOOST电路设计与仿真
BOOST电路设计与仿真BOOST电路是一种直流-直流升压电路，可以将低电压输入转换为高电压输出，被广泛应用于各种电子设备和电源系统中。
BOOST电路的设计与仿真是保证电路性能稳定和有效工作的重要步骤。
本文将介绍BOOST电路的设计原理和流程，并讨论BOOST电路的仿真方法和应用。
BOOST电路的设计原理基于电感储能和开关管的开关控制。
BOOST电路通常由开关管、电感、电容和负载组成。
当开关管导通时，电感储能；当开关管关断时，电感释放储能。
通过周期性的开关控制，可以实现输入电压的升压转换。
1.确定BOOST电路的输入输出要求。
根据实际应用需求，确定输入电压、输出电压和负载电流等参数。
2.选择开关管和电感。
根据输入输出要求和开关频率，选择合适的开关管和电感。
3.计算电容。
根据输出电压波动和负载要求，计算所需的输出电容。
4.设计反馈控制。
BOOST电路通常采用反馈控制来实现稳定的输出电压。
根据输入输出要求和稳定性要求，设计反馈控制电路。
5.仿真和优化。
使用仿真软件对BOOST电路进行模拟仿真，优化电路参数和控制策略，以达到设计要求。
在时间域仿真中，可以通过建立电路模型和开关控制器模型，对BOOST电路进行系统级仿真。
通过输入电压和负载电流变化，分析输出电压和效率等指标，验证电路性能。
在频域仿真中，可以通过建立开关模型和电感电容模型，对BOOST电路进行精确的频率响应分析。
通过频率响应曲线，可以评估BOOST电路的稳定性、带宽和损耗等指标。
除了仿真，BOOST电路的设计还需要考虑一些其他因素，如电路拓扑、器件选择和布局等。
这些因素都会影响电路的性能和可靠性。
最后，BOOST电路在各种电子设备和电源系统中有广泛应用，例如便携式电子设备、通信设备和工业控制系统等。
通过合理的设计与仿真，可以确保BOOST电路的稳定性和高效性，提高整个系统的性能。
基于单片机的boost的闭环直流升压电路
基于单片机的boost的闭环直流升压电路【提纲】一、引言在现代电子技术中，基于单片机的闭环直流升压电路广泛应用于各种电子设备中，其中Boost变换器作为一种高效的升压电路，得到了广泛关注。
本文将详细介绍基于单片机的Boost闭环直流升压电路的设计与实现。
【提纲】二、Boost变换器原理Boost变换器是一种直流-直流升压变换器，它采用开关管和电感等元器件来实现电压的提升。
在工作过程中，开关管根据控制器信号进行开通和关断，使电感中的电流发生变化，从而实现输出电压的升高。
【提纲】三、闭环直流升压电路设计3.1 电路组成闭环直流升压电路主要包括以下部分：输入滤波器、Boost变换器、输出滤波器、控制器、传感器和电源开关。
其中，输入滤波器和输出滤波器用于抑制噪声和纹波；Boost变换器为核心部分，实现电压提升；控制器用于控制开关管的开通和关断；传感器检测输出电压，实现闭环控制；电源开关用于控制整个电路的通断。
3.2 控制器选择在本设计中，选用单片机作为控制器。
单片机具有较高的运行速度、较低的功耗和较小的体积，适用于闭环直流升压电路的控制。
同时，单片机还具有丰富的外设和接口，便于与其他元器件配合使用。
3.3 传感器应用为了实现输出电压的闭环控制，本设计采用电压传感器检测输出电压。
电压传感器具有较高的精度和响应速度，能够实时反映输出电压的变化，从而实现精确控制。
【提纲】四、电路仿真与测试通过对闭环直流升压电路进行仿真和实际测试，验证电路的可行性和实用性。
在测试过程中，观察输出电压、电流等参数，分析电路的性能指标，如效率、升压比和稳定性等。
【提纲】五、结论与展望本文通过对基于单片机的Boost闭环直流升压电路的设计与实现过程的详细介绍，展示了其在电子设备中的应用价值。
boost电路参数计算
boost电路参数计算boost升压电路又叫step-up converter，是一种常见的开关直流升压电路，它可以使输出电压比输入电压高。
其工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和电路稳定后的稳态工作过程。
BOOST升压电路的部件功能boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成；boost升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极电压低，此时二极管反偏截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。
闭合开关会引起通过电感的电流增加。
打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。
因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
BOOST升压电路的工作原理基本电路图见图一：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。
下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路充电过程：在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，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。
boost升压课程设计
boost升压课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解升压电路的基本原理，掌握升压电路的关键组成部分。
2. 学生能运用数学公式计算升压电路的输出电压，并解释其与输入电压的关系。
3. 学生能了解升压电路在实际应用中的优缺点，如效率、稳定性等方面。
技能目标：1. 学生能通过实验操作，搭建简单的升压电路，并观察其工作过程。
2. 学生能运用所学知识，分析和解决升压电路中可能出现的问题。
3. 学生能运用图表、数据等工具，评估升压电路的性能。
情感态度价值观目标：1. 学生对物理学科产生兴趣，认识到升压电路在生活中的重要性。
2. 学生培养团队合作意识，学会在实验过程中相互协作、交流。
3. 学生树立节能环保意识，关注升压电路在节能减排方面的应用。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握升压电路相关知识，提高实验操作能力和问题解决能力，同时培养对物理学科的兴趣和正确的价值观。
通过本课程的学习，学生将能够将理论知识与实际应用相结合，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 升压电路原理：介绍升压电路的定义、工作原理及其在电子设备中的应用。
- 教材章节：第二章第三节《直流-直流转换电路》- 内容：升压电路的组成、工作过程、升压变压器的作用。
2. 升压电路的数学模型：讲解升压电路的数学公式，分析输入输出电压、电流的关系。
- 教材章节：第二章第四节《直流-直流转换电路的数学模型》- 内容：升压电路的电压增益公式、效率计算、电路元件参数的选择。
3. 升压电路的实验操作：指导学生搭建升压电路，观察并分析实验现象。
- 教材章节：第二章实验《直流-直流转换电路实验》- 内容：实验器材准备、电路搭建、实验步骤、数据记录与分析。
4. 升压电路的应用与问题分析：探讨升压电路在实际应用中可能出现的问题及解决方案。
- 教材章节：第二章第五节《直流-直流转换电路的应用与问题分析》- 内容：升压电路的优点、缺点、常见问题及解决方法。
完整word版,BOOST电路设计及matlab仿真
Boost升压电路及MATLAB仿真1. 输入电压（VIN）:12V2. 输出电压（VO）：18V3. 输出电流（IN）:5A4. 电压纹波：0.1V5. 开关频率设置为50KHz 需设计一个闭环控制电路，输入电压在10—14V或负载电流在2—5A 范围变化时，稳态输出能够保持在18V 。
根据设计要求很显然是要设计一个升压电路即Boost电路。
Boost 电路又称为升压型电路,是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
其工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和电路稳定后的稳态工作过程。
、主电路设计图 1 主电路2.1 Boost 电路的工作原理Boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS 断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成。
Boost 升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS 开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极的电压低，此时二极管反向截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS 管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。
闭合开关会引起通过电感的电流增加。
打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
设计要求接下来分两部分对 Boost 电路作具体介绍即充电过程和放电过程。
充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，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。
boost电路设计参数
boost电路设计参数Boost电路是一种常用的升压电路，可以将低电压的直流电源转换为高电压输出。
它在许多电子设备中被广泛应用，如手机充电器、电子游戏机和LED驱动器等。
本文将从设计参数的角度，探讨Boost电路的一些重要参数及其影响。
1. 输入电压（Vin）：输入电压是指加在Boost电路输入端的电压，一般由直流电源提供。
输入电压的选择应根据具体应用需求和组件的额定工作电压来确定。
一般来说，输入电压越高，输出电压也越高，但同时也会增加电路的功耗和成本。
2. 输出电压（Vout）：输出电压是Boost电路输出端的电压，也是设计中最重要的参数之一。
输出电压的选择应根据实际应用需求来确定，比如LED驱动器需要提供特定的电压来驱动LED灯。
Boost 电路的输出电压一般可以通过调整元件的参数来实现。
3. 开关频率（fsw）：开关频率是指Boost电路中开关管开关的频率，一般在几十千赫兹到几百千赫兹之间。
开关频率的选择应平衡功耗和系统噪声的要求。
高频率可以减小电感和电容元件的体积，但也会增加开关管的功耗和EMI问题。
4. 占空比（D）：占空比是指开关管导通时间和关断时间的比值，可以控制输出电压的大小。
占空比的选择应根据所需的输出电压来确定，一般在0.2到0.8之间。
较大的占空比可以得到较高的输出电压，但也会增加开关管的功耗和损耗。
5. 开关管和二极管的选择：开关管和二极管是Boost电路中最关键的元件，其选择应根据输入电压、输出电流和开关频率等参数来确定。
开关管应具有低导通电阻和快速开关速度，而二极管应具有低导通压降和快速恢复时间。
6. 电感器和电容器的选择：电感器和电容器是Boost电路中的能量存储元件，其选择应根据开关频率和输出电流来确定。
电感器的选择应具有合适的电感值和低的直流电阻，而电容器的选择应具有足够的容量和低的ESR值。
7. 控制方式：Boost电路的控制方式可以是恒压控制、恒流控制或者PWM控制。
一种实用的BOOST电路_UC3842升压设计
一种实用的BOOST电路_UC3842升压设计BOOST电路是一种常见且实用的升压电路，常用于直流电源和逆变器等应用中。
UC3842是一种专门用于开关电源控制的集成电路。
下面是一个基于UC3842的BOOST电路升压设计的详细步骤，包括电路原理、参数选择和电路设计过程。
一、电路原理BOOST电路是一种将输入电压升高到比输入电压更高的电路。
它主要由一个开关管、一个电感、一个电容和一个输出负载组成。
UC3842集成电路通过进行PWM调制来驱动开关管的开关，从而实现对BOOST电路的控制。
电路原理图如下：1.开关管：开关管可以是MOSFET或BJT，根据具体的需求来选择。
MOSFET具有快速开关速度和低开关损耗，是常见的选择。
2.电感：电感是存储能量的元件，通过变压作用将输入电压转换为一个能量存储器。
3.电容：电容是存储能量的元件，用于提供输出电压的稳定性和滤波。
4.输出负载：输出负载是连接到电路的设备，它的电压可以高于输入电压。
5.UC3842集成电路：UC3842是一种用于开关电源控制的集成电路。
它能够以高频率通过PWM调制来开关开关管，并通过反馈机制来实现对输出电压的稳定控制。
二、参数选择在进行BOOST电路设计时，需要选择一些关键参数，包括输入电压、输出电压、电感和电容等。
根据需求来选择合适的参数。
1.输入电压：输入电压是BOOST电路的电源电压，根据应用要求来选择。
2.输出电压：输出电压是BOOST电路将输入电压升高到的电压，根据应用要求来选择。
3.电感：电感的选择与电流有关。
可以根据下面的公式来计算电感的值：L = (Vout * (1 - D))/(f * Iout)其中，L为电感的值，Vout为输出电压，D为开关的占空比，f为开关频率，Iout为输出电流。
4.电容：电容的选择与输出电压的稳定性有关。
可以根据下面的公式来计算电容的值：C = (Iout * (1 - D))/(8 * f * ΔV)其中，C为电容的值，Iout为输出电流，D为开关的占空比，f为开关频率，ΔV为输出电压波动。
基于单片机的boost的闭环直流升压电路
基于单片机的boost的闭环直流升压电路摘要：1.引言2.单片机的基本概念与作用3.Boost 升压电路的原理与结构4.闭环直流升压电路的实现5.基于单片机的闭环直流升压电路的应用6.结语正文：1.引言随着科技的发展，电子设备对于电源的需求越来越高。
为了满足这些需求，需要对电源进行有效的调控。
直流升压电路便是其中一种重要的电源调控方式。
近年来，基于单片机的闭环直流升压电路得到了广泛的应用，成为电源调控领域的研究热点。
2.单片机的基本概念与作用单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成了CPU、存储器、外设接口等多种功能于一体的微型计算机。
它可以独立地进行程序运行和数据处理，适用于各种嵌入式系统。
在闭环直流升压电路中，单片机起着核心控制作用，主要负责对电路的电压、电流等参数进行实时监测和调节。
3.Boost 升压电路的原理与结构Boost 升压电路是一种基于开关管工作的直流升压电路，主要由输入电源、开关管、电感、输出电容等元件组成。
其工作原理是：在开关管的控制下，电感与输出电容之间进行能量传递，从而使输出电压上升。
4.闭环直流升压电路的实现闭环直流升压电路是在Boost 升压电路的基础上，加入单片机进行控制的一种电路。
它主要由电源、开关管、电感、输出电容、单片机及反馈元件（如光耦、电压传感器等）组成。
单片机通过采集反馈信号，对开关管的占空比进行调节，从而实现对输出电压的闭环控制。
5.基于单片机的闭环直流升压电路的应用基于单片机的闭环直流升压电路广泛应用于各种电子设备中，如便携式电源、LED 驱动器、通信设备等。
通过该电路，可以实现对电源输出电压的精确控制，满足不同电子设备对电源的需求。
6.结语基于单片机的闭环直流升压电路在电源调控领域具有广泛的应用前景。
通过单片机的实时监控与调节，可以实现对输出电压的精确控制，满足不同电子设备的电源需求。
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摘要BOOST 电路,是一种DC-DC直流斩波电路，又称为升压型电路。
它可以是输出电压比输入电压高。
可以分为充电过程和放电过程。
本次采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOOST 电路的工作特性。
关键词：斩波电路、BOOST电路、导通、充电、放电BOOST circuit is a DC-DC DC chopper circuit, also known as the boost circuit. It can be the output voltage is higher than the input voltage. Can be divided into a process of charging and discharging processes. The matlab simulation analysis methods can be intuitive and detailed description of the the BOOST circuit from the start to reach a steady-state process of working, and various phenomena in depth analysis for us to really grasp the operating characteristics of the BOOST circuit.Keywords: chopper circuit, BOOST circuit is turned on, the charging and discharging目录前言 (1)1.系统方案设计 (2)2.电路的工作原理 (2)3.参数的计算 (3)3.1给定参数 (3)3.2计算L、C (3)3.3 二极管选型 (4)4．电路的分析 (4)5．matlab仿真分析 (6)6. 各模块功能及元器件选型 (7)6.1 TL494工作原理 (7)6.2 开关频率的计算 (9)7.系统总设计原理图 (10)7 设计结果与分析 (11)7.1 比较基准波形图 (11)7.2 TL494输出波形 (12)7.3输出纹波波形 (12)7.4 电感输出波形 (13)8实验小结 (14)参考文献 (14)前言在非隔离型DC-DC电路即各种直流斩波电路，根据电路的形式不同，可以分为降压型电路、降压型电路、丘克电路、Sepic型电路和Zeta型电路。
BOOST 电路存在电感电流连续和电感电流断续工作模式。
在充电过程中，IGBT导通，IGBT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。
在放电过程中，当IGBT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。
BOOST电路有电路简单、电源侧电流波动小的优点，同时在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解。
1.系统方案设计本系统需要对一直流电源进行直流斩波，通过控制开关管的导通时间，来控制最终输出的电压。
整个系统包括BOOST主电路、闭环调节模块、电压反馈模块。
系统方框图如图1所示：图1 系统方框图2.电路的工作原理Boost电路可称为升压斩波电路，假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。
当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C上的电压向负载R供电，因为C也很大，基本保持输出电压为恒值U.设V通态时间为ton ,此阶段L积蓄能量为 E I1ton。
当V处于断态时E和L共同向C充电，并向负载R提供能量。
设V处于断态时间为toff ,则这期间电感L释放能量为（U-E）I 1toff.一周期T中，电感L积蓄的能量和释放的能量相等，即E I1 ton=（U-E）I1toff化简得： U0=T/ toffE输出电压高于电源电压。
电路结构如下图2图2 BOOST电路的结构3.参数的计算3.1给定参数1）输入交流电压220V （可省略此环节）。
2）输入直流电压在8-18V 之间。
3）输出直流电压10-25V ，输出电压相对变化量小于2%。
4）输出电流1A 。
5）采用脉宽调制PWM 电路控制。
3.2计算L 、C由Boost 的伏秒平衡，可得：)1(*)(*D V V D V in o in --=………………………………………………………………①⇒DV V ino -=1 ⇒oinV V D -=1 又根据能量守恒，可得：T I V T I V o o m id in ****= (mid I 为CCM Boost 电感的电流中心值) ………………②⇒DIV I V I o in o o mid -==1* 当输出最小负载min o I ，即mid I I 2=∆，也就是Boost 处于临界状态，可得：21min I D I I o mid ∆=-=………………………………………………………………………………③ ⇒DI L T D V o in -=12**min⇒min2**)1(*o in I TD D V L -=⇒fI DD V L o o *2*)1(*min 2-=⇒fI D D V L o o *2*)1(*min min2min -=………………………………………………………………④ 取=22V,D=0.45L=经实际测量L 取200uh,根据n==5.2, 选用绿色环形电感，绕N=6圈3.3 二极管选型根据系统最大电流1.5A ，可选取最大允许通过电流2A 的二极管，本系统主要选择FR207。
4．电路的分析BOOST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。
其中电流连续模式的电路工作状态如图4-1 所示,V 处于通态时，设电动机电枢电流为i 1，得下式m E Ri ti L =+11d d （1） 式中R 为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。
设i 1的初值为I 10，解上式得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=--ττt m te RE eI i 1101（2）当V 处于断态时，设电动机电枢电流为i 2，得下式：E E Ri ti L m -=+22d d （3） 设i 2的初值为I 20，解上式得：⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=--ττt m te RE E eI i 1202 （4）图4-1电流断续升压斩波电路波形图 4-2电流连续升压斩波电路波形当电流连续时，从图4-2的电流波形可看出，t =t o n 时刻i 1=I 20，t =t o f f 时刻i 2=I 10，由此可得：R E e e m R E e e R E I Tt m off⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=----ρβρττ111110 （5） R E e e e m R E e e e R E I TT t m on⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=------ρραρτττ1120（6）把上面两式用泰勒级数线性近似，得()REm I I β-==2010 （7）该式表示了L 为无穷大时电枢电流的平均值I o ，即()REE R E m I m o ββ-=-= （8）对电流断续工作状态的进一步分析可得出：电流连续的条件为ρβρ----<e e m 11 （9）根据此式可对电路的工作状态作出判断。
5． matlab 仿真分析matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于matlab 软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示, 其中IGBT 作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图5 中开关S 的通断过程。
图5 BOOST 电路的PSpice 模型6. 各模块功能及元器件选型6.1 TL494工作原理TL494的说明：TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。
其主要特性如下：TL494主要特征集成了全部的脉宽调制电路。
片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻一个电容）。
内置误差放大器。
内置5V参考电压源。
可调死区时间。
内置功率晶体管可提供500MA的驱动能力。
推或拉两种方式。
TL494引脚图如图6-1所示：图6-1 TL494引脚分布图TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q1和Q2受控于或非门。
当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。
参见图6-2。
图6-2 TL494控制器时序波形图控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。
死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。
当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在0—3.3V之间）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
6.2 开关频率的计算TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：系统采用RC振荡器参数值分别为R=10K，C=4700PF，通过上式计算得，f=19.3K。
TL494的闭环调节，如图6-3所示，TL494的IN2通道与feedback引脚构成一个闭环的PID调节。
图6-3 TL494闭环调节7.系统总设计原理图系统总设计原理图如图7所示：图7 系统总设计原理图7 设计结果与分析7.1 比较基准波形图TL494的5、6号脚与外围电阻电容构成一个RC振荡器，为系统提供了比较基准源，其波形如图7-1所示：图7-1 比较基准波形图7.2 TL494输出波形TL494的9、10号脚的输出波形为驱动MOS开关管波形，如图7-2所示：图7-2 MOS驱动波形7.3输出纹波波形由于Boost电路中的开关管的开断以及电感电容的充放电，导致系统输出有较大的纹波，根据设置的电容值大小，最后输出的纹波波形，测试时示波器采用交流挡测试，所测试的波形如图7-3所示：图7-3 输出纹波波形7.4 电感输出波形当开关管开通和关断过程中，电感处的输出波形与输入波形有很大的区别，输入波形为系统电源输入波形，为直流波形。