boost升壓電路原理,boost電路如何實(shí)現(xiàn)升壓-KIA MOS管

boost升壓電路原理

boost升壓電路是基本斬波電路之一，是一種輸出電壓大于等于輸入電壓的單管非隔離直流變換電路。主要應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、單相功率因數(shù)校正（PFC）電路及其他交直流電源中。

boost升壓電路由直流電壓源、電感、開關(guān)管、二極管、濾波電容、負(fù)載電阻組成，升壓電路圖如圖1所示。

boost電路如何實(shí)現(xiàn)升壓？

下圖所示為升壓型（BOOST）電源拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)示意圖：

1. Q1導(dǎo)通時(shí)：電流方向?yàn)閂dc通過L1和Q1到GND，而負(fù)載電流（Io）全部由輸出電容器C0提供；所以C0應(yīng)足夠大，以使在Ton時(shí)間段內(nèi)向負(fù)載供電時(shí)的輸出電源電壓降滿足設(shè)計(jì)要求；

——Q1導(dǎo)通時(shí)電流路徑為：從Vdc流到了GND，并沒有能量傳輸?shù)捷敵龆耍桓杏X這不是浪費(fèi)電能了么？其實(shí)理想情況下（不考慮電感器DCR和MOS管導(dǎo)通電阻，P = I2*R = 0）并不會(huì)損耗電能，而是將能量儲(chǔ)存到了電感器L1中。

2. Q1關(guān)斷時(shí)：由于電感器電流不能突變，電流方向?yàn)閂dc通過L1和D1向C0和負(fù)載供電，此時(shí)C0兩端電壓高于Vdc；此時(shí)Vdc電源和電感器儲(chǔ)能（總共兩部分）給負(fù)載和C0供電（補(bǔ)充電容器C0單獨(dú)向負(fù)載供電時(shí)（ton階段）損失的靜電場能）；

——Q1關(guān)斷，經(jīng)過電感器L1的電流由增加變成減小（電流變化率產(chǎn)生變化），所以電感器的感應(yīng)電壓方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，即由原來的左高右低（與Vdc抵消）變成左低右高（與Vdc疊加），此時(shí)輸出電壓Vo會(huì)高于Vdc。

3. 輸入電容器串聯(lián)電感器，所以輸入電容電流是“平滑”的，如下左圖所示；

4. 輸出電容器串聯(lián)的是二極管（D1），所以輸出電容器的電流是斬波式的，如上右圖紅色線所示，必然會(huì)影響輸出電源的波動(dòng)；——BOOST拓?fù)涞妮敵鲭娫醇y波電流相對BUCK拓?fù)鋪碚f更大，所以對BOOST拓?fù)涞妮敵鲭娙萜饔懈叩囊螅篍SR更低、容量更大等。

5. 對于輸出電容來說，在穩(wěn)態(tài)下其平均電流為0（同BUCK拓?fù)洌敲碆OOST拓?fù)涞钠骄O管電流必然等于負(fù)載電流，所以Id_avg = Io=IL*(1-D)，IL= Io/(1-D)，這是平均電感器電流和負(fù)載電流的關(guān)系。

6. 輸出電壓的調(diào)整是通過反饋環(huán)路控制Q1的導(dǎo)通時(shí)間Ton來實(shí)現(xiàn)的，若直流負(fù)載電流Io上升，則導(dǎo)通時(shí)間Ton會(huì)自動(dòng)增加為負(fù)載提供更多的能量。

同樣，根據(jù)BOOST拓?fù)湟部梢酝ㄟ^伏秒定律來推導(dǎo)直流傳遞函數(shù)：

Von = Vin – Vsw，Voff = Vo + Vd – Vin，Von*Ton = Voff * Toff，

那么1/D = T/Ton = (Toff+Ton)/Ton = (Vo+Vd-Vsw)/(Vo+Vd-Vin)，

所以D = (Vo+Vd-Vin)/ (Vo+Vd-Vsw)，

如果MOS管壓降（Vsw）和二極管壓降（Vd）相比輸入/輸出電源電壓都很小，

那么D ≈ (Vo-Vin)/Vo，輸出與輸入之間的關(guān)系為：Vo = Vin* [1/(1-D)]。

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