2.3 BOOST电路分析

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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。

(完整)Boost电路学习笔记

Boost电路学习笔记Boost电路基本框图：图1.1BOOST电路的基本工作方式：。

MOSFET Q导通时为电感采用恒频控制方式，占空比可调。

Q导通时间为TON充电过程，MOSFET Q关断时，为电感放电过程。

（1）MOSFETQ导通时，等效模型如图1.2。

输入电压Vdc流过电感L。

二极管D防止电容C对地放电。

由于输入是直流电，所以电感L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。

图1.2MOSFETQ关断时，等效模型如图1.3。

由于电感L的电流不能突变的特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢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L开始给电容C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。

图1.3Boost电路波形分析：图1.4a I 大于0，BOOST 电路工作于连续模式，a I 等于0，BOOST 电路工作于不连续模式。

BOOST 调整器最好工作于不连续模式。

MOSFETQ 导通时，V D 点接地，（假设MOSFET 导通，压降为0）电压为0V ，因为输入电压恒定Vdc ,所以电感两端承受的电压为Vdc Vdc =-)0(为一个恒定值，因此流经电感的电流线性上升，其斜率为=∆∆t /I L /Vdc ,L 为电感量，此时电感内部的电流变化如图1.4（e ）所示的上升斜坡，而MOSFET 内部的电流如图1.4（c ）所示。

MOSFETQ 关断时，由于电感电流不能突变的特性，电感两端的电压极性颠倒，看作一个电源，和输入电压Vdc极性一致，这样，电路相当于两个电源串联，流经二极管D，给电容C充电。

因为两个串联电源的总电压必然高于其中一个电源输入电压Vdc高，以此输出电压便会升高，且高于输入电压Vdc。

二极管的电流变化如图1.4（d），电感电流的变化如图1.4（e）Boost电路三种工作模式：Boost电路有三种工作模式：（取决有BOOST电路中电感的工作模式）（1）：连续工作模式（2）：临界工作模式（3）：不连续工作模式图（a）连续工作模式图（b）临界工作模式图（c）不连续工作模式电流从上一个周期的关断状态进入下一个周期的导通时，电图（a）电感IL感电流并未下降为0V，为连续工作模式;电流从上一个周期的关断状态进入下一个周期的导通时，电图（b）电感IL感电流恰好下降为0V，为临界工作模式;电流从上一个周期的关断状态进入下一个周期的导通之前，图（c）电感IL电感电流已经下降为0V，为不连续工作模式。

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电路两种工作模式的比较

BOOST 电路两种工作模式的比较整理者：王伟旭一、BOOST 电路两种工作模式效率的比较设BOOST 电路工作于临界状态时算出此时的电感值，当选用电感大于这个值时电路工作于CCM ，当选用电感小于这个值时电路工作于DCM 。

实际应用中，多让BOOST 电路工作于CCM ，主要是因为其效率高于DCM 。

对于BOOST 电路电路来说，其电路主要的损耗在于开关管切换过程中，闭合时流过的电流产生的能量。

比较CCM 与DCM 的效率就是看哪种模式下开关管消耗的能量多少，这个能量的比较进一步来讲就是比较其流过的电流有效值的大小。

通过计算电路两种模式下的开关管电流有效值大小，进行比较来决定这两种模式的效率高低。

开关管在开关开启的过程中才有电流流过，其值等于电感电流，这个电流在开启到关断这一时刻达到最大值，两种模式下的开关管电流波形分别如图1所示。

图1 开关管电流波形图首先计算DCM 下流过开关管电流的有效值：∫=ONT ONrms DCM dt t T I T I 020)()(1(1.1) 对式1.1化简可得：0)(3I D I rms DCM =，其中T T D ON = (1.2) 然后计算CCM 下流过开关管电流的有效值：21222102221)(3)(1I I I I D dt I t T I I T I ON T ON rms CCM ++⋅=+−=∫ (1.3) 对于同样的外部参数的两种模式BOOST 电路(输入、输出电压，功率相同)，其输入与输出电流平均值是相等的。

通过这个关系我们可以得出I 0与I 1和I 2的关系，如式1.4所示。

210210)()(22I I I I I D I D U P I in avg in +=⎯→⎯+=== (1.4) 将式1.4关系带入式1.2可得：212221)(23I I I I D I rms DCM ++⋅= (1.5) 即可得到：)()(rms CCM rms DCM I I > (1.6)二、BOOST 电路两种模式电感感值的比较对于一个BOOST 电路，通过改变其电感的大小可以使其从DCM 过渡到CCM ，我们依据DCM 和CCM 两种模式下电感传递的能量是相等的这个概念来推证CCM 电感的感值大于DCM 电感的感值。

四种软开关BOOST电路的分析与仿真(图清晰)

四种常用BOOST带软开关电路的分析与仿真（图清晰）软开关的实质是什么？所谓软开关，就是利用电感电流不能突变这个特性，用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率，实现零电流开通。

利用电容电压不能突变的特性，用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率，实现零电压关断。

并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性，用电感电流给MOS结电容放电，从而实现零电压开通。

或是在管子关断之前，电流就已经过零，从而实现零电流关断。

软开关的拓扑结构非常多，每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。

我们在这里，仅对比较常用的，适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。

我们先看看基本的BOOST电路存在的问题，下图是最典型的BOOST电路：假设电感电流处于连续模式，驱动信号占空比为D。

那么根据稳态时，磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系，可以得到下式：VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D)，那么可以知道：VOUT=VIN/(1-D)那么对于BOOST电路来说，最大的特点就是输出电压比输入电压高，这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。

另外，BOOST电路也有另外一个名称：upconverter，此乃题外话，暂且按下不表。

对于传统的BOOST电路，这个电路存在的问题在哪里呢？我们知道，电力电子的功率器件，并不是理想的器件。

在基本的BOOST电路中：1、当MOS管开通时，由于MOS管存在结电容，那么开通的时候，结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。

其损耗功率为COSSV2fS/2，fS是开关频率。

V为结电容上的电压，在此处V=VOUT。

（注意：结电容与静电容有些不一样，是和MOS 上承受的电压相关的。

）2、当MOS管开通时，升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中，存在一个反向恢复过程，在这个过程中，会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管，从而导致功率损耗。

BOOST电路设计与仿真

目录一. Boost主电路设计： (2)1.1占空比D计算 (2)1.2临界电感L计算 (2)1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V） (2)1.4输出电阻阻值 (3)二. Boost变换器开环分析 (3)2.1 PSIM仿真 (3)2.2 Matlab仿真频域特性 (5)三. Boost闭环控制设计 (7)3.1闭环控制原理 (7)3.2 补偿网络的设计（使用SISOTOOL确定参数） (8)3.3 计算补偿网络的参数 (10)四．修正后电路PSIM仿真 (10)五．设计体会 (14)Boost变换器性能指标:输入电压：标准直流电压Vin=48V输出电压：直流电压Vo=220V 参考电压 Vref=5V输出功率：Pout=5Kw输出电压纹波：Vpp=2.2V Vm=4V电流纹波： 0.25A开关频率：fs=100kHz相位裕度：60幅值裕度：10dB一. Boost主电路设计：1.1占空比D计算根据Boost变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D的变化范围。

1.2临界电感L计算选取L>Lc，在此选L=4uH1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V）选取C>Cc，在此选C=100uF1.4输出电阻阻值Boost主电路传递函数Gvd（s）占空比d（t）到输出电压Vo（t）的传递函数为：（二. Boost变换器开环分析2.1 PSIM仿真电压仿真波形如下图电压稳定时间大约1.5毫秒，稳定在220V左右电压稳定后的纹波如下图电压稳定后的纹波大约为2.2V电流仿真波形如下图电流稳定时间大约2毫秒，稳定在22A左右电流稳定后的纹波如下图2.2 Matlab仿真频域特性设定参考电压为5V，则，系统的开环传递函数为,其中，由上图可得，Gvd(s)的低频增益为-60dB，截止频率fc=196KHz，相位裕度--84.4，相位裕度过小，高频段是-20dB/dec。

系统不稳定，需要加控制电路调整。

BOOST电路

PWM比较器
同相输入端反相输入端
Uo (U U ) G
G为开环放大倍数
例：G=100dB（105倍），U-=5V，U+=5.01V，试算Uo？解： Uo (5.001 5) 105 100V
思考若该电压比较器的工作电压Vcc=12V，上述结果是否合理？（NO）
<1>电感计算与选择举例
UL

L
I t
L U L t I
L U in Ton I
Ton
D f sw
D UO Uin UO
I 2IO （BCM临界模式）
例：输入电压输出电压输出电流开关频率
5V (10%) 12V 1A 50kHz
解：L
5.5 (12 5.5) 2 112 50 103
XC

1 2fC

1 2 3.14 50103 100106
0.032
100F / 50V
100F / 50V
48 24V / 0.5A
（2）频率为50kHz，有效值为0.5A的脉动电流流过它产生的压降（即纹波电压） UC 0.5 0.032 0.016V
（3）假设某品牌100uF/50V的电解电容的ESR为0.33 欧，则仅ESR就使输出电压纹波增加了10倍
电容计算的依据
1、在额定输出电流条件下保证输出电压纹波符合指标要求 2、电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小 3、电容的阻抗包括：等效串联电感（ESL）、等效串联电阻（ESR）和容抗（XC） 4、开关导通时，电容提供全部负载电流，而开关断开时，电容充电 5、若满载时设计为CCM模式，电容的容量计算公式
低

一种非常实用的Boost升压电路原理详解

一种实用的BOOST电路0 引言在实际应用中经常会涉及到升压电路的设计，对于较大的功率输出，如70W以上的D C／DC升压电路，由于专用升压芯片内部开关管的限制，难于做到大功率升压变换，而且芯片的价格昂贵，在实际应用时受到很大限制。

考虑到Boost升压结构外接开关管选择余地很大，选择合适的控制芯片，便可设计出大功率输出的DC／DC升压电路。

UC3S42是一种电流型脉宽调制电源芯片，价格低廉，广泛应用于电子信息设备的电源电路设计，常用作隔离回扫式开关电源的控制电路，根据UC3842的功能特点，结合Boo st拓扑结构，完全可设计成电流型控制的升压DC／DC电路，且外接元器件少，控制灵活，成本低，输出功率容易做到100W以上，具有其他专用芯片难以实现的功能。

1 UC3842芯片的特点UC3842工作电压为16~30V，工作电流约15mA。

芯片内有一个频率可设置的振荡器；一个能够源出和吸入大电流的图腾式输出结构，特别适用于MoSFET的驱动；一个固定温度补偿的基准电压和高增益误差放大器、电流传感器；具有锁存功能的逻辑电路和能提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器，最大占空比可达100％。

另外，具有内部保护功能，如滞后式欠压锁定、可控制的输出死区时间等。

由UC3842设计的DC／DC升压电路属于电流型控制，电路中直接用误差信号控制电感峰值电流，然后间接地控制PWM脉冲宽度。

这种电流型控制电路的主要特点是：1)输入电压的变化引起电感电流斜坡的变化，电感电流自动调整而不需要误差放大器输出变化，改善了瞬态电压调整率；2)电流型控制检测电感电流和开关电流，并在逐个脉冲的基础上同误差放大器的输出比较，控制PWM脉宽，由于电感电流随误差信号的变化而变化，从而更容易设置控制环路，改善了线性调整率；3)简化了限流电路，在保证电源工作可靠性的同时，电流限制使电感和开关管更有效地工作；4)电流型控制电路中需要对电感电流的斜坡进行补偿，因为，平均电感电流大小是决定输出大小的因素，在占空比不同的情况下，峰值电感电流的变化不能与平均电感电流变化相对应，特别是占空比，50％的不稳定性，存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差，即使占空比<50％，也可能发生高频次谐波振荡，因而需要斜坡补偿，使峰值电感电流与平均电感电流变化相一致，但是，同步不失真的斜坡补偿技术实现上有一定的难度。

BOOST升压电路工作原理图文分析

BOOST 升压电路工作原理图文分析将直流电能转换为另一种固定电压或电压可调的直流电能的电路称为直流斩波电路。

它利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压的大小，因此也称为开关型DC/DC 变换电路或直流斩波电路。

直流斩波电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因素校正，逆变器以及其他领域的交直流电源等。

测试电路如下图4.1所示，测量输入与输出关系。

通道2：输出直流电压信号u o +-(a)BOOST 测试电路 (b)输出波形图4.1 BOOST 升压电路(multisim)一、直流斩波电路的基本原理基本的直流变换电路原理如图4.2所示，T 为全控型开关管，R 为纯电阻性负载。

当开关T 在时间T on 开通时，电流流经负载电阻R ，R 两端就有电压；开关T 在时间T off 关断时，R 中电流为零，电压也就变为零。

直流变换电路的负载电压波形如图4.2(b)。

s(a) 直流斩波原理图 (b)输出波形图4.2直流斩波原理示意图定义上述电路中脉冲的占空比：on on s on offT T D T T T ==+。

其中T s 为为开关管T 的工作周期，T on 为开关管T 的导通时间。

由图5.3(b)的波形可知，输出电压的平均值为：01s T on O d d d s ST U U dt U DU T T ===⎰ 此式说明，控制开关管的导通与关断来控制就可以达到控制输出电压。

二、BOOST 升压过程直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路为升压变换电路，又称为Boost 电路。

电路如图5.2所示。

图中Q2为开关管， D1是快恢复二极管，XFG1为频率和占空比都可调的函数发生器，用于产生驱动开关器件Q1所需的脉冲信号。

假设输入电源电压为U d ，输出负载电压为U o ，流过电感的电流为I L 。

当Q1在出发信号作用下导通时，电路处于T on 工作器件，D 承受反向电压而截止。

BOOST升压电路案例分析

BOOST升压电路案例分析BOOST升压电路是一种常见的电源电路，用于将输入电压提升到更高的输出电压。

它通常由一个开关管、一个电感、一个二极管和一个输出电容组成。

BOOST升压电路具有简单、高效、可靠等特点，在很多领域得到广泛应用，比如电子设备、通信设备、医疗设备等。

BOOST升压电路的工作原理是通过周期性地开关控制开关管，让电感储存能量，在每个开关周期中释放能量到输出电容上，从而提升输出电压。

在BOOST升压电路中，电感和输出电容起到了能量存储和滤波的作用，二极管则起到了防止反向电流的作用。

以下是一个BOOST升压电路的案例分析：我们以一个输入电压为5V，输出电压为12V的BOOST升压电路为例进行分析。

该BOOST升压电路的参数如下：- 输入电压(Vin)：5V- 输出电压(Vout)：12V- 输出电流(Iout)：500mA- 开关频率(fs)：100kHz-开关管(Vf)：0.7V-电感(L)：10uH- 输出电容(Cout)：100uF- 输出电流限制电阻：Rsense=0.1ohm首先我们需要根据电路参数计算BOOST升压电路的工作状态，计算出电路中的各个元件的工作电压、电流等参数。

根据BOOST升压电路的工作原理，可以得到以下计算公式：1.输出电压与输入电压的关系Vout = (Vin * (1 - D))/(1 - D - Vf)其中D为占空比，Vf为二极管的导通压降。

由于输出电压为12V，输入电压为5V，二极管导通压降为0.7V，带入公式得到占空比D约为0.582.开关管的导通时间和关断时间Ton = D / fsToff = (1 - D) / fs计算得到开关管的导通时间Ton约为5.8us，关断时间Toff约为4.2us。

3.电感和输出电容的工作电压和电流根据电路中电感和输出电容的工作原理，可以得到以下计算公式：Vl = Vin + Vin * DIl = Vl * (Ton / L)Delta_Il = Il * Toff / L其中Vl为电感的工作电压，Il为电感的工作电流，Delta_Il为电感的电流波动。

BOOST电路方案设计

项目名称基于PWM控制BOOST变换器设计一、目的1．熟悉BOOST变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。

2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理，3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。

二、内容设计基于PWM控制的BOOST变换器，指标参数如下：⏹输入电压：9V～15V；⏹输出电压：24V，纹波<1%；⏹输出功率：30W⏹开关频率：40kHz⏹具有过流、短路保护和过压保护功能，并设计报警电路。

⏹具有软启动功能。

⏹进行Boost变换电路的设计、仿真（选择项）与电路调试三、实验仪器设备1．示波器2．稳压电源3．电烙铁4．计算机5．万用表四、研究内容（一）方案设计本设计方案主要分为4个部分：1）Boost变换器主电路设计；2）PWM控制电路设计；3）驱动电路设计；4）保护电路设计。

系统总体方案设计框图如图1.1所示。

图1.1 系统总体方案设计框图1．主电路参数设计[1,2]电路设计要求：输入直流电压9~15V ，输出直流电压24V ，输出功率30W ，输出纹波电压小于输出电压的1%，开关频率40kHz ，Boost 电路工作在电流连续工作模式（CCM ）。

Boost 变换器主电路如图1.2所示，由主开关管Q 、电感L 、滤波电容C 、功率二极管VD 和负载R 组成。

图1.2 Boost 变换器主电路1）电感计算忽略电路损耗，工作在CCM 状态，根据Boost 电路输出电压表达式可得PWM 占空比：min max 15110.375249110.62524d o d o U D U U D U =-=-==-=-=即，0.3750.625D ≤≤。

由于2(1)2oB o s D D I U T L-=，当D=0.375时临界电流为最大，为使电路工作在CCM 状态，有max o oB I I >，即225(1)0.375(10.375)24 2.51035.1622 1.25o s o D D L U T H I μ--⨯->=⨯⨯⨯=⨯ 取输出电流纹波小于40%，即：2225(1)40%(1)0.375(10.375)24 2.510175.7840%40% 1.25o o s o oo s o I D D U T I LI D D U L T H I μ-∆-=<-⨯-⨯>=⨯⨯=⨯综上，取电感为180H μ的磁环电感。

boost电路工作原理波形

boost电路工作原理波形
Boost电路是一种直流-直流转换器，通常用于将低电压升高到
更高的电压。

它由一个电感、开关管（如MOSFET）、二极管和电容
组成。

Boost电路的工作原理如下：
1. 施加输入电压，当输入电压施加到Boost电路时，电感上的
电流开始增加。

2. 开关管导通，当开关管导通时，电感上的电流开始流入电容器，导致电容器充电。

3. 开关管截止，一旦电容器充满，开关管截止，电感上的电流
被迫通过二极管流回负载。

4. 输出电压升高，由于电感的能量储存特性，当开关管截止时，电感上的电流仍在流动，导致输出电压升高。

5. 控制电路，Boost电路通常还包括一个控制电路，用于控制
开关管的导通和截止时间，以调节输出电压。

至于波形，Boost电路的输入和输出波形会随着电路的工作原
理而变化。

输入波形通常是一个脉冲状的方波，而输出波形则是经
过升压后的稳定直流电压。

在开关管导通期间，电感电流增加，输
出电压上升；在开关管截止期间，电感电流减小，输出电压维持稳定。

因此，Boost电路的输出波形通常是一个稳定的直流电压波形。

总的来说，Boost电路通过控制开关管的导通和截止，利用电
感的能量储存特性实现了将输入电压升高的功能，从而产生稳定的
输出电压波形。

2.3 BOOST电路分析

由于工作频率20sec5010由于输出电流之变化范围从02a至1a所以其输入电流变化范围则为minminminminmin020250267maxmaxmaxmaxmax062526711临界连续情况连续导通模式与不连续导通模式ccmdcm之边界情况就是当功率开关off期间结束时流经电感器之电流刚12临界电流模式的电感电流分析13临界电流模式的电感电流分析在升压型变换器中流经电感器的电流就是输入电流所以因此则可将输出之边界平均电流表示为oblb14电感电流连续条件15电感临界连续条件在已知的d变化范围内应设计最大的电感量
求解出L
24
4
求解
Ts 1 1 20 sec fs 50 203
若对DCM之工作情况而言，此时其占空比之变化范围为
课堂练习

Vo 48 1 Dmax 0.75 VI min 12 1 Dmax
因此，若要设计在DCM之情况，则之占空比最大值为0.75；若要使升压型变换器工作在DCM，则需设计电感器之值小于临界电感值LB VT 2 LB o s Dmax 1 Dmax 2 I oB

平均电流为

平均电流：
I Q1 avg I I I D1 I I I o I I I I 1 D I D1 D Io 1 D
31
I D1 avg I o I I 1 D
32
5
电路参数选择（电感）

（2）滤波电感设计
②

为保证电感在所有工作条件下电感电流连续，有： Iomin=IG 将Iomin代入IG表达式，即得到电感L：
升压式变换器标幺输出特性

由于 D1 D2 D3 1

BOOST电路解析

升压式(Boost)转换器图B1所示为升压式转换器。

为另一种藉由周期性开闭一电气开关操作之切换式转换器，被称为升压式转换器，因为其输出电压大于输入电压。

电压与电流关系分析之假设如下：(a)(b)(c)图B1升压式转换器(a)电路(b)开关闭合之等效电路(c)开关打开之等校电路。

1.稳态条件存在。

2.切换周期为T，开关闭合时间为DT，打开时间为(1-D)T。

3.电感器电流为连续(通常为正)。

4.电容很大，输出电压保持固定为Vo。

5.电路组件为理想。

分析步骤为先检视开关闭合时之电感器电压与电流，接着再看开关打开时之电压与电流。

开关闭合之分析当开关闭合，二极管为逆偏，克希荷夫电压定律经过路径为电源、电感器，与闭合开关，或(16)电流变化率唯一常数，所以当开关闭合时电流会线性增加，如图B2所示。

电感器电流之变化可求得为(a) (b)(c) (d)图B2升压式转换器波形: (a)电感器电压(b)电感器电流(c)二极管电流(d)电容器电流。

解得iL为，(17)开关打开之分析当开关打开，电感器电流无法瞬间改变，所以二极管变成顺偏压以提供一路径给电感电流。

假设输出电压Vo为固定，则电感器两端电压为电感电流之变化率为一常数，所以当开关打开时电流为线性变化。

当开关打开时电感电流之变化为解得iL ∆为，(18) 在稳态操作下，电感器电流之净变化必须为零。

利用(17)与(18)式，解得Vo ，(19) 另外，周期性操作下之平均电感电压亦必须为零，一切转换下之平均电感电压可表示为，解得Vo 与(19)式相同。

(19)式指出若开关总是打开且D 为零，则输出与输入相同。

当责任比增加，(19)式分母变小，则输出会比输入大。

亦即升压式转换器所产生之输出电压会大于或等于输入电压，而不像降压式转换器会小于输入。

当开关之责任比接近于1，根据(19)式输出会街近无穷大，但(19)式是基于组件为理想，实际组件包含有损失而会造成避免此情况发生。

(完整)Boost升压斩波电路

总目录引言 (2)1 升压斩波工作原理 (2)1.1 主电路工作原理 (2)2 升压斩波电路的典型应用 (4)3 设计内容及要求 (6)3．1输出值的计算 (7)4硬件电路 (7)4。

1控制电路 (7)4.2 触发电路和主电路 (9)4。

3。

元器件的选取及计算 (10)5。

仿真 (11)6．结果分析 (14)7．小结 (14)8.参考文献 (14)引言随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。

所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。

但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC变换。

直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的DC-DC变换器,在直流传动系统。

、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。

直流斩波技术已被广泛运用开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。

全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波能领域得到了广泛的应用。

但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题：（1）系统损耗的问;（2)栅极电阻；（3）驱动电路实现过流过压保护的问题。

直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲,改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压.PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。

随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点1 升压斩波工作原理1。

1 主电路工作原理1）工作原理假设L和C值很大。

V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R 供电,输出电压Uo恒定。

BOOST电路的PSpice仿真分析与设计

BOOST电路的PSpice仿真分析与设计
BOOST 又称为升压型电路，是一种直流向来流变换电路，其电路结构1所示。

此电路在领域内占有十分重要的地位，长久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把握关系到对囫囵开关电源领域各种电路工作过程的理解，然而现有的书本上仅仅给出电路在抱负状况下稳态工作过程的分析，而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程，不利于读者理解电路的囫囵工作过程和升压原理。

本文采纳PSpice分析办法，直观、具体的描述了BOOST电路由启动到达稳态的工作过程，并对其中各种现象举行了细致深化的分析，便于读者真正把握BOOST电路的工作特性。

图1 BOOST 电路的结构
2 电路的工作状态
BOOST 电路的工作模式分为延续工作模式和电感电流断续工作模式。

其中电流延续模式的电路工作状态2(a)和图2(b)所示，电流断续模式的电路工作状态2(a)、(b)、(c)所示，两种工作模式的前两个工作状态相同，电流断续型模式比电流延续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。

图2 BOOST 电路的工作状态
3 PSpice建模分析
3.1 PSpice建模
PSpice是一种功能强大的和数字电路混合仿真软件，它可以举行各式各样的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举行仿真，均可以得到精确的仿真结果。

本文应用基于PSpice的OrCAD9.2软件对BOOST电路建模，模型3所示，其中采纳N 沟道的MOS管IRF640作为开关管，并用一个工作频率为40K 占空比为40％的脉冲源VG控制MOS管的通断来仿真图2中开关S的通断过程，Rs为
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boost电路中sw波形

Boost电路中SW波形1. 引言在电子领域中，Boost电路是一种常用的直流-直流（DC-DC）转换器，用于将低电压升高到较高电压。

它通常由一个开关（SW）元件、一个电感元件（L）和一个电容元件（C）组成。

其中，开关元件的控制信号产生了SW波形，它对于Boost电路的工作至关重要。

本文将深入探讨Boost电路中SW波形的特点、产生方式以及对电路性能的影响。

2. SW波形的特点SW波形是Boost电路中开关元件的控制信号波形。

它的主要特点如下：2.1 方波形式SW波形通常采用方波形式，即在开关元件的导通和关断之间，控制信号呈现出高电平和低电平两个稳定状态。

这种方波形式的控制信号可以简化电路的设计和分析。

2.2 占空比可调SW波形的占空比（Duty Cycle）是指开关元件导通时间与一个周期内总时间的比值。

Boost电路中，占空比的调节可以实现输出电压的调节。

通常情况下，占空比越大，输出电压越高。

2.3 高频脉冲SW波形的频率通常较高，常见的范围为几十kHz到几百kHz。

这是为了减小电感元件和输出电容元件的尺寸，提高电路的效率。

3. SW波形的产生方式SW波形的产生方式通常有两种：固定频率PWM（脉宽调制）和可变频率PWM。

下面将对这两种方式进行详细介绍。

3.1 固定频率PWM固定频率PWM是一种常用的SW波形产生方式。

在这种方式下，开关元件的导通时间和关断时间是固定的，通过调节占空比来实现输出电压的调节。

固定频率PWM的实现可以通过计数器和比较器来完成。

计数器用于产生固定频率的时钟信号，比较器用于比较计数器的值和设定的占空比，从而控制开关元件的导通和关断。

3.2 可变频率PWM可变频率PWM是一种根据输入信号频率变化而调整SW波形频率的方式。

在这种方式下，开关元件的导通时间和关断时间是可变的，通过输入信号的频率变化来实现输出电压的调节。

可变频率PWM的实现可以通过相位锁定循环（PLL）或频率锁定循环（FLC）等技术来实现。

boost电路开关管的占空比和输出电压的关系

boost电路开关管的占空比和输出电压的关系引言在电子领域中，boost电路是一种常用的DC-DC变换器，常用于将低电压升高为高电压。

而在boost电路中，开关管的占空比是一个重要参数，它与输出电压之间存在着一定的关系。

本文将深入探讨boost电路开关管的占空比和输出电压之间的关系，并对其进行详细解析。

什么是boost电路？Boost电路是一种DC-DC变换器，用于将输入直流电压（Vin）转换为输出直流电压（Vout）。

它通过周期性地开关一个能量存储元件（如感性元件）来实现这种转换。

Boost电路由多个元件组成，包括开关管、二极管、感性元件和负载。

开关管的作用在Boost电路中，开关管起到了重要作用。

它通过周期性地打开和关闭来控制能量存储元件（如感性元件）上的能量流动。

当开关管关闭时，能量从输入源流向感性元件；当开关管打开时，能量从感性元件流向负载。

占空比的定义在Boost电路中，占空比（Duty Cycle）定义为开关管打开时间与周期时间的比值。

它通常用百分比表示，即占空比（D）=（开关管打开时间 / 周期时间）* 100%。

开关管占空比和输出电压的关系Boost电路的输出电压与开关管的占空比之间存在着一定的关系。

下面将从理论和实际两个方面进行详细解析。

理论解析在Boost电路中，当开关管关闭时，感性元件上储存了一定量的能量。

当开关管打开时，感性元件上储存的能量通过二极管流向负载。

由于能量守恒定律，在一个周期内，感性元件上储存的能量应该等于从输入源流向负载的能量。

根据理论分析可知，输出电压与感性元件上储存的能量成正比。

而感性元件上储存的能量与占空比有着密切的联系。

当占空比较小时，即开关管打开时间相对较短，感性元件上储存的能量较少。

此时，输出电压较低。

当占空比增大时，即开关管打开时间相对较长，感性元件上储存的能量增加。

此时，输出电压也随之增大。

因此，可以得出结论：开关管的占空比越大，输出电压越高；开关管的占空比越小，输出电压越低。

boost电路输入输出电压与占空比关系及推导过程

boost电路输入输出电压与占空比关系及推导过程Boost电路是一种常用的升压电路，可以将输入电压升高到更高的输出电压。

在Boost电路中，输入电压、输出电压和占空比之间有着密切的关系。

在Boost电路中，输入电压与输出电压、占空比之间的关系可以通过一定的推导过程来得到。

首先，Boost电路的基本原理是利用电感储能的原理，通过开关管的开关控制，将输入电压通过电感储能，然后将电感中的能量释放到输出电容上，从而实现电压升高的功能。

Boost电路的输出电压可以通过输入电压、占空比和电感值来计算得到。

输出电压的表达式为：Vout = Vin / (1 - D)其中，Vout为输出电压，Vin为输入电压，D为占空比。

从这个表达式可以看出，输出电压与输入电压、占空比之间存在着倒数的关系，即输出电压随着输入电压的增大而减小，随着占空比的增大而增大。

接下来，我们可以通过一定的推导过程来得到Boost电路输入电压与输出电压、占空比之间的关系。

首先，我们可以从Boost电路的工作原理入手，通过分析电压、电流的关系，建立Boost电路的数学模型。

然后，可以利用电感电压电流关系、电容电压电流关系，得到Boost电路的输出电压表达式。

最后，通过代入电压、电流的关系，可以得到Boost电路输入电压与输出电压、占空比之间的关系。

总的来说，Boost电路的输入电压与输出电压、占空比之间存在着密切的关系，通过一定的推导过程可以得到它们之间的数学表达式。

这种关系在Boost电路的设计和应用中具有重要的意义，可以帮助工程师们更好地设计和优化Boost电路，实现电压的升压功能。

Boost电路的电压关系与占空比的关系，是电路设计中的重要知识，对电路的性能和稳定性有着重要的影响，因此在电路设计和应用中需要认真对待。