boost升壓電路參數(shù)計(jì)算

　　boost升壓電路又叫step-up converter，是一種常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)直流升壓電路，它可以使輸出電壓比輸入電壓高。其工作過(guò)程包括電路啟動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)工作過(guò)程和電路穩(wěn)定后的穩(wěn)態(tài)工作過(guò)程。

　　BOOST升壓電路的部件功能

　　boost升壓電路電感的作用：是將電能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件，當(dāng)MOS開(kāi)關(guān)管閉合后，電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)MOS斷開(kāi)后電感將儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能，且這個(gè)能量在和輸入電源電壓疊加后通過(guò)二極管和電容的濾波后得到平滑的直流電壓提供給負(fù)載，由于這個(gè)電壓是輸入電源電壓和電感的磁碭能轉(zhuǎn)換為電能的疊加后形成的，所以輸出電壓高于輸入電壓，既升壓過(guò)程的完成；

　　boost升壓電路的肖特基二極管主要起隔離作用，即在MOS開(kāi)關(guān)管閉合時(shí)，肖特基二極管的正極電壓比負(fù)極電壓低，此時(shí)二極管反偏截止，使此電感的儲(chǔ)能過(guò)程不影響輸出端電容對(duì)負(fù)載的正常供電；因在MOS管斷開(kāi)時(shí)，兩種疊加后的能量通過(guò)二極向負(fù)載供電，此時(shí)二極管正向?qū)?，要求其正向壓降越小越好，盡量使更多的能量供給到負(fù)載端。閉合開(kāi)關(guān)會(huì)引起通過(guò)電感的電流增加。打開(kāi)開(kāi)關(guān)會(huì)促使電流通過(guò)二極管流向輸出電容。因儲(chǔ)存來(lái)自電感的電流，多個(gè)開(kāi)關(guān)周期以后輸出電容的電壓升高，結(jié)果輸出電壓高于輸入電壓。

　　BOOST升壓電路的工作原理

　　基本電路圖見(jiàn)圖一：

　　假定那個(gè)開(kāi)關(guān)（三極管或者mos管）已經(jīng)斷開(kāi)了很長(zhǎng)時(shí)間，所有的元件都處于理想狀態(tài)，電容電壓等于輸入電壓。

　　下面要分充電和放電兩個(gè)部分來(lái)說(shuō)明這個(gè)電路

　　充電過(guò)程：

　　在充電過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閉合（三極管導(dǎo)通），等效電路如圖二，開(kāi)關(guān)（三極管）處用導(dǎo)線代替。這時(shí)，輸入電壓流過(guò)電感。二極管防止電容對(duì)地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲(chǔ)存了一些能量。

　　放電過(guò)程

　　如圖，這是當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（三極管截止）時(shí)的等效電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（三極管截止）時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來(lái)的電路已斷開(kāi)，于是電感只能通過(guò)新電路放電，即電感開(kāi)始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。

　　說(shuō)起來(lái)升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞過(guò)程。充電時(shí)，電感吸收能量，放電時(shí)電感放出能量。

　　如果電容量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過(guò)程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。

　　如果這個(gè)通斷的過(guò)程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

　　一些補(bǔ)充1 AA電壓低，反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開(kāi)關(guān)管，整流管，及其他損耗（含電感上）。

　　1.電感不能用磁體太小的（無(wú)法存應(yīng)有的能量），線徑太細(xì)的（脈沖電流大，會(huì)有線損大）。

　　2. 整流管大都用肖特基，大家一樣，無(wú)特色，在輸出3.3V時(shí)，整流損耗約百分之十。

　　3 。開(kāi)關(guān)管，關(guān)鍵在這兒了，放大量要足夠進(jìn)飽和，導(dǎo)通壓降一定要小，是成功的關(guān)鍵?？偣膊乓环?，管子上耗多了就沒(méi)電出來(lái)了，因些管壓降應(yīng)選最大電流時(shí)不超過(guò)0.2--0.3V，單只做不到就多只并聯(lián)。。。。。。。

　　4 最大電流有多大呢？我們簡(jiǎn)單點(diǎn)就算1A吧，其實(shí)是不止的。由于效率低會(huì)超過(guò)1.5A，這是平均值，半周供電時(shí)為3A，實(shí)際電流波形為0至6A.所以咱建議要用兩只號(hào)稱5A實(shí)際3A的管子并起來(lái)才能勉強(qiáng)對(duì)付。

　　5 現(xiàn)成的芯片都沒(méi)有集成上述那么大電流的管子，所以咱建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨恕?/p>

　　開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電源經(jīng)由電感-開(kāi)關(guān)管形成回路，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存；開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負(fù)右正，此電壓疊加在電源正端，經(jīng)由二極管-負(fù)載形成回路，完成升壓功能。既然如此，提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個(gè)方面著手：

　　1.盡可能降低開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)回路的阻抗，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能；

　　2.盡可能降低負(fù)載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)回路的損耗最低；

　　3.盡可能降低控制電路的消耗，因?yàn)閷?duì)于轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)，控制電路的消耗某種意義上是浪費(fèi)掉的，不能轉(zhuǎn)化為負(fù)載上的能量。

　　BOOST升壓電路參數(shù)計(jì)算

　　已知參數(shù)：

　　輸入電壓：12V --- Vi

　　輸出電壓：18V ---Vo

　　輸出電流：1A --- Io

　　輸出紋波：36mV --- Vpp

　　工作頻率：100KHz --- f

　　1、占空比

　　穩(wěn)定工作時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期，導(dǎo)通期間電感電流的增加等于關(guān)斷期間電感電流的減少，即Vi*don/（f*L）=（Vo+Vd-Vi）*（1-don）/（f*L），整理后有

　　don=（Vo+Vd-Vi）/（Vo+Vd），參數(shù)帶入，don=0.572

　　2、電感量

　　先求每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電感初始電流等于輸出電流時(shí)的對(duì)應(yīng)電感的電感量

　　其值為Vi*（1-don）/（f*2*Io），參數(shù)帶入，Lx=38.5uH，

　　deltaI=Vi*don/（L*f），參數(shù)帶入，deltaI=1.1A

　　當(dāng)電感的電感量小于此值Lx時(shí)，輸出紋波隨電感量的增加變化較明顯，

　　當(dāng)電感的電感量大于此值Lx時(shí)，輸出紋波隨電感量的增加幾乎不再變小，由于增加電感量可以減小磁滯損耗，另外考慮輸入波動(dòng)等其他方面影響取L=60uH，

　　deltaI=Vi*don/（L*f），參數(shù)帶入，deltaI=0.72A，

　　I1=Io/（1-don）-（1/2）*deltaI，I2= Io/（1-don）+（1/2）*deltaI，

　　參數(shù)帶入，I1=1.2A，I2=1.92A

　　3、輸出電容：

　　此例中輸出電容選擇位陶瓷電容，故 ESR可以忽略

　　C=Io*don/（f*Vpp），參數(shù)帶入，

　　C=99.5uF，3個(gè)33uF/25V陶瓷電容并聯(lián)

　　4、磁環(huán)及線徑：

　　查找磁環(huán)手冊(cè)選擇對(duì)應(yīng)峰值電流I2=1.92A時(shí)磁環(huán)不飽和的適合磁環(huán)

　　Irms^2=（1/3）*（I1^2+I2^2-I1*I2），參數(shù)帶入，irms=1.6A

　　按此電流有效值及工作頻率選擇線徑

　　其他參數(shù)：

　　電感：L 占空比：don

　　初始電流：I1 峰值電流：I2 線圈電流：Irms

　　輸出電容：C 電流的變化：deltaI 整流管壓降：Vd