硬件工程师-BOOST升压电源设计
目录
一、Boost变换原理
二、Boost电路电感电流模式
三、Boost电路DCM模式下的输出电压
四、Boost电路基本参数
五、Boost电路电感计算与选择
六、Boost电路电感计算与选择举例
七、Boost电路电容计算与选择举例
八、Boost电路功率开关管的选择
九、Boost电路二极管的选择
一、Boost变换原理
开关闭合时,电感电压等于输入电压
开关断开时,电感电压=输出电压-输入电压,
电感的感生电动势,N ΔΦ磁通的变化率,Δt时间
假设开关闭合与开关断开,开关断开时能量全部释放光
将第三个式子带入进去
将上面的式子转换一下得到下面公式,D是开关导通的时间占空比
电感的电流
开关闭合,电感电流线性上升
开关断开,电感电流线性下降
斜率变化、
波形的大小取决于->负载电流Io
纹波大小取决于->电感量的大小,电感越大纹波越小,电感越小纹波越大。
变化的快慢,斜率取决于->输入电压输出电压
磁饱和:磁通达到极限,不再增加,感生电动势(UL)变为0,变为一条导线(R很小),电流急剧上升,烧毁元件。
所以要避免磁芯饱和的现象,应该要对电感电流的峰值进行限制就可以了。
二、Boost电路电感电流模式
问题1、BOOST电感电流是否只能是连续的(即CCM模式)?
问题2、有没有可能进入DCM模式?在什么情况下可能进入DCM模式?
讨论:开关无论是闭合还是断开,L都有电流吗?
闭合时,电流上升,储能UL=Uin
断开时,电流下降,放能UL=Uo-Uin
能量放完,电流应该为0,此时UL=0
D阳极对地电丛为Uin,阴极对地电压为Uo。
Uin<Uo D反向偏置,D电流为0,L电流亦为0,D电流为0期间,负载依靠电容C供电。
提示:电感量L较小时,容易进入DCM模式,若L不变,当负载电流下降也会进入DCM。
三、Boost电路DCM模式下的输出电压
四、Boost电路基本参数
五、Boost电路电感计算与选择
六、Boost电路电感计算与选择举例
七、Boost电路电容计算与选择举例
八、Boost电路功率开关管的选择
九、Boost电路二极管的选择
十、Boost稳压控制原理
输出电压,通过采样电阻接入到误差放大器的反相输入端与基准电压Uref比较,如果高于基准电压Uref误差放大器输出的Ue降低,误差放大器接入到PWM输出比较器的同相输入端,Ue降低,输出的PWM占空比降低,导致输出电压Uo下降。
输出电压,通过采样电阻接入到误差放大器的反相输入端与基准电压Uref比较,如果低于基准电压Uref误差放大器输出的Ue升高,误差放大器接入到PWM输出比较器的同相输入端,Ue升高,输出的PWM占空比升高,导致输出电压Uo升高。
三个环节:采样通过电阻分压采样,分析通过误差放大器分析,调节占空比通过PWM比较器。
十一、比较器工作原理
G=100dB的意思是100/20=5,10^5倍
同相输入端大于反相输入端,Uo输出高电平,反相输入端低于同相输入端,Uo输出高电平
同相输入端小于反向输入端,Uo输出低电平,反相输入端高于同相输入端,Uo输出低电平
十二、误差放大器(负反馈放大器)
闭环放大倍数为Av=Rf/Ri。
采样电压比参考电压高,输出电压减小
采样电压比参考电压低,输出电压升高
十三、误差放大器与PWM比较器配合使用
参考电压Uerf为5V。Usample为采样电压
十四、稳压控制环的参数
输出电压为10V,PWM占空比围绕50%进行波动调整。
十五、Boost实例
电压调整率1%
电流调整率1%
输出纹波<300mv
效率不低压80%
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