(完整)Boost电路学习笔记

1、boost 电路学习笔记boost 电路基本框图：图 1.1 boost 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 ton。mosfet q导通时为电感充电过程， mosfet q 关断时，为电感放电过程。（1）mosfetq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。图 1.2 mosfetq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

2、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。图 1.3 boost 电路波形分析：图 1.4 ai大于 0，boost 电路工作于连续模式，ai等于 0，boost 电路工作于不连续模式。 boost 调整器最好工作于不连续模式。mosfetq导通时， vd点接地， （假设 mosfet 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vdcvdc)0(为一个恒定值，因此流经电感的电流线性上升， 其斜率为t/ il/vdc,l 为电感量，此

3、时电感内部的电流变化如图1.4 （e）所示的上升斜坡，而mosfet 内部的电流如图1.4（c）所示。mosfetq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 电路三种工作模式：boost 电路有三种工作模式：（取决有 boost 电路中电感的工作模式）（1） ：连续工作模式（2） ：临

4、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 il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 il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 il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临界工作模式电路图临界工作状态波形不连续工作模式电路图不连续工作波形图开环下输入输出

5、波形图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ov，最大输出功率p(或者负载最大电流oi) ，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qi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qi减小到 0. 如图 1.11 ，均有 20% 的死区裕度。 死区时间为dtt（dead time ）当 mosfet 导通时，电感的电流线性上升，其斜率为t/il/vdc,l 为电感量，单位为 h。vdc单位 v，i 单位 a 峰值

6、为ontlvdci (1.1) 电感储能为2*21ile (1.2) 既然在一个周期结束前电感电流qi减小到 0，一个周期内那么电感将储存的所有 能 量 都 供 给 了 负 载 ， 那 么 电 感 传 输 的 能 量 为 电 感 的 功 率lp，tilepl1*212（1.3 ）当 mosfet 关断时 ，由图 1.3 等效模型可知，在关断期间（ontt）, 输入电压vdc流经电感 l 和二极管 d ，以同样的电流ei（等于电感电流的有效值）给负载提供能量，根据等面积法，电感电流的有效值为（有20% 的死区裕度）ononononettttitttttii08*21%20*21（1.4 ）ttt

7、ivdcponevdc1*)(*21* (1.5) 那么输送到负载的总功率为lvdcppp化简得：ontlvdcp*4.02 (1.6) 又因为tvovdcvoton8.0*(留有 20% 的死区裕度 ) （1.7 ）因为 p，vdc，vo，t（f ）已知，所以电感值为ontpvdcl*4 .02（1.8 ）2、mosfet 的选取；主要参数 :(1) 最大漏极源极电压（ drain-source voltage） (2)连续漏极电流（ continuous drain current ） (3)导 通 内 阻)(ondsr（ static drain-source on-state resi

8、stance ）尽可能小，减少损耗。 (1)最大漏极源极电压由boost 电路的输出电压ov决定的； (2)连续漏极电流由 mosfet 的工作峰值电流决定。 由式 （1.1 ） 可知ontlvdci（3）导通内阻)(ondsr是取决于选取的 mosfet 本身，与 boost 电路无关， 可以通过查找芯片手册datasheet 中的)(ondsr。3、二极管的选取；主要参数 : （1） 反向重复峰值电压vrrm （repetitive peak reverse voltage ） ；（2）最大整流电流（平均值）oi（ maximum average forward rectified current ）（3）反向恢复时间 trr （reverse recovery time ）（1）反向重复峰值电压vrrm 由 boost 电路的输出电压ov决定的；（2）最大整流电流（平均值）oi由续流二极管的工作峰值电流决定，由图 1.4 （c） （d）可知，续流二极管的峰值电流和mosfet 的工作峰值电流一致，计算方法一致，为ontlvdci（3）反向恢复时间 trr 由续流二极管的工作频率f 决定。4、输出电容的选取；主要参数 : （1）耐压值；（2）容值。（1）耐压值由 boost