boost升壓電路是一種開關(guān)直流升壓電路,,它可以是輸出電壓比輸入電壓高。
基本電路圖見圖一:
假定那個(gè)開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長(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)部分來說明這個(gè)電路
充電過程
在充電過程中,,開關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通),等效電路如圖二,,開關(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替,。這時(shí),輸入電壓流過電感,。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,。
放電過程
如圖,,這是當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí)的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開(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)?,。而原來的電路已斷開,,于是電感只能通過新電路放電,,即電感開始給電容充電,,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,。
說起來升壓過程就是一個(gè)電感的能量傳遞過程,。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程中保持一個(gè)持續(xù)的電流,。
如果這個(gè)通斷的過程不斷重復(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,無特色,在輸出3.3V時(shí),整流損耗約百分之十.
3 開關(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.總共才一伏,管子上耗多了就沒電出來了,因些管壓降應(yīng)選最大電流時(shí)不超過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的管子并起來才能勉強(qiáng)對(duì)付.
5 現(xiàn)成的芯片都沒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?
以上是書本上沒有直說的知識(shí),但與書本知識(shí)可對(duì)照印證.
開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),,電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路,,電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存;開關(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)換來說,,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。
具體計(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