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Boost 电路学习笔记

Boost 电路基本框图：

图1.1

BOOST电路的基本工作方式：

采用恒频控制方式，占空比可调。 Q导通时间为 T ON。MOSFETQ导通时为电感充电过程， 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 1.2

MOSFETQ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 1.3

Boost 电路波形分析：

图1.4

I

a大于 0，BOOST电路工作于连续模式，I a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 0) Vdc 为一个恒定值，

因此流经电感的电流线性上升，其斜率为I / t Vdc / L

,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。

Vdc 高，以此输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 。

出电压便会升高，且高于输入电压

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

图（ a）电感 I L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

感电流并未下降为 0V，为连续工作模式 ;

图（ b）电感 I L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

感电流恰好下降为 0V，为临界工作模式 ;

图（ c）电感 I L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，

电感电流已经下降为 0V，为不连续工作模式。

Boost 电路开环仿真：

Boost 电路开环仿真（连续工作模式）

连续工作模式波形图

临界工作模式电路图临界工作状态波形

不连续工作模式电路图不连续工作波形图

开环下输入输出波形图闭环控制电路图

闭环控制输入输出波形图参数具体计算

输入电压Vdc

，输出电压

V

o，最大输出功率P(或者负载最大电流I o)，恒频

模式 f ，纹波电压Vrr

已知。

1、变压器电感的计算；

由前面分析，已知BOOST电路要工作于不连续模式，必须在一个周期结束前电

感电流I

Q减小到 0，可是设计电路时为了避免负载的波动进入连续模式，我们一

般提前 20%T的时间让电感电流I

Q减小到 0. 如图 1.11 ，均有 20%的死区裕度。死

区时间为T

dt（dead time ）

当 MOSFET 导通时，电感的电流线性上升，其斜率为I / t

Vdc / L ,L 为电

感量，单位为 H 。 Vdc 单位 V ， I 单位 A

峰值为 I

Vdc

T ON

(1.1)

L

E 1 L * I 2

(1.2)

电感储能为 2

既然在一个周期结束前电感电流 I Q

减小到 0，一个周期内那么电感将储存的所 有 能 量 都 供 给 了 负 载 ， 那 么 电 感 传 输 的 能 量 为 电 感 的 功 率 P

L

，

P L E

1

L *

I 2 * 1

（ 1.3 ）

2

T

当 MOSFET 关断时 ，由图 1.3 等效模型可知，在关断期间（

T T ON

）, 输入电压

Vdc

流经电感 L 和二极管 D ，以同样的电流 I

E （等于电感电流的有效值）给负载

提供能量，

根据等面积法，电感电流的有效值为（有

20% 的死区裕度）

I E

1 * I * T T ON 20%T

1 * I * 08T T ON

2

T T ON 2 T T ON

（1.4 ）

P

Vdc

Vdc* 1 * I E * (T T ON ) *

1

(1.5)

2

T

那么输送到负载的总功率为

PP

Vdc

P L

P

0.4* Vdc 2

* T ON

(1.6)

化简得：

L

T

ON

Vo Vdc

* 0.8T

（1.7 ）

又因为 Vo

( 留有 20%的死区裕度 ) 因为 P ，

Vdc ，

Vo

，T （f ）已知，所以电感值为

Vdc 2

L 0.4 *

* T ON

（1.8 ）

P

2、MOSFET 的选取；

主要参数 :(1) 最大漏极源极电压（ Drain-Source Voltage

）