完整Boost电路学习笔记

Boost电路学习笔记

BOOS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 O。MOSFEQ导通时为电感充电过程，MOSFET关断时，为电感放电过程。

（1）MOSFET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。

MOSFET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。

Boost电路波形分析：

图1.4

I

a大于0, BOOS电路工作于连续模式，I

a等于0, BOOS电路工作于不连续模

式。BOOS调整器最好工作于不连续模式。

MOSFET导通时，VD点接地，（假设MOSFE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为一个恒定值，因此流经电感的电流线性上升，其斜率为1/ t Vdc/L丄为电感量，此时电感内部的电流变化如图1.4（e）所示的上升斜坡，而MOSFE内部的电流如图1.4

（c）所示。

MOSFET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电路有三种工作模式：（取决有BOOS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

VD

Vcarrier

临界工作模式电路图

临界工作状态波形

VD

Vcarrierr

不连续工作模式电路图

til

-------------------------------------------------------- 1 ------------------------------------------------------- , ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 -------------------------------------------------------

g ：三匕匕

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不连续工作波形图

J J

3U

1040

Tima

开环下输入输出波形图

VD

VjrvAdtLLat ion

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

1

0)，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%勺死区裕度。死区

时间为T

dt(dead time )

当MOSFE 导通时，电感的电流线性上升，其斜率为 1/ t Vdc/L,L 为电

感量，单位为H 。Vdc 单位V, I 单位A

有能量都供给了负载，那么电感传输的能量为电感的功率R ,

当MOSFE 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

2、MOSFE 的选取;

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

I 峰值为 Vdc_ I

ON

(1.1)

E

电感储能为

(1.2)

既然在一个周期结束前电感电流

I Q

减小到0, —个周期内那么电感将储存的所

P L

1L * I 2

*1

(1.3)

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* |*T T ON 20%T

1* , * 08T T ON

2 T

2

T

1 1

P/dc VdC*2*l E *(T T ON )* 〒

那么输送到负载的总功率为

P

化简得: 2

P 0.4* 晋

又因为T O

Vo Vdc, ______ * Vo

0.8T

（留有20%勺死区裕度）

因为P ，Vdc ，Vo ，T （f ）已知，所以电感值为

Vdc L 0.4*

*T ON

P

(1.4 )

(1.5)

(1.6)

(1.7 )

(1.8