boost电路参数设计详解

1、 Boost电路参数设计 Boost电路的原理图如下图所示 L D 当 MOSFETMOSFET 开通时，电源给电感 L L 充电，电感储能，电容放电。电感上的电流增加 量（电感线圈未饱和时）为： I L（）= ： DT 其中：D为占空比，T为开关周期。 当 MOSFETMOSFET 关断时，电感放电，电感的能量通过二极管传递到负载。电感上的电流 不断减小，忽略二极管的压降，则电流变化为： 电感电流连续模式时，在稳态条件下，电感上的电流增加等于其电流减小，即 AIL（十=AIL（于是整理可得: Vo 1 Vn 一 1 - D 因为 00D 1,1,所以 BoostBoost 电路是一个升压型电

2、路。 电感电流非连续模式时， MOSFETMOSFET 开通状态下，电感电流的增值为: I L( ) =? DT MOSFETMOSFET 关断状态下，电感电流的下降值为: D2T： Vo -Vin 匕3 L (1-D)T 2 电感电流上升值等于下降值，即 A AI I !_（书=、心，整理得: 因为在此模式下电感电流是不连续的，所以每个周期电感电流都会下降至零。输出电 流等于电感电流的平均值，即 不同，非连续模式输出电压与输入 电压，电感，负载电阻，占空比还有开关频率都有关系。而连续模式输出电压的大小只取 决于输入电压和占空比。 1 .输出滤波电容的选择 在开关电源中，输出电容的作用是存储能

3、量，维持一个包定的电压。 Boost 电路的电容选择主要是控制输出的纹波在指标规定的范围内。 对丁 Boost电路, 电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小。 电容的阻抗由三部分组成, 即等效申联电感（ESL）,等效申联电阻（ESR）和电容值（C）。 在电感电流连续模式中，电容的大小取决丁输出电流、开关频率和期望的 输出纹波。在 MOSFET开通时，输出滤波电容提供整个负载电流。在 Boost 电路中，为了满足期望的输出纹波电压，电容值可以按下式选取 其中：I omax为最大的输出电流; Dmax为最大的占空比。 对电感电流非连续模式，电容为Vo 1 J - =( R T 2 Ipk D

4、2T) 1 pk T L( ) 1 .1 4D2 由上式得，Vo =Vm - K 2 K R Ts 由此可以看出，对于 BoostBoost 电路, 电感电流连续模式与电感电流非连续模式有很大的 C Io max Dmax fs V 3 J* 在实际设计中，由丁电容的 ESR,为了保证较小的纹波电压，必须要选择 更大容值的电容。 在电感电流连续模式中，假设电容值足够大以至丁可以忽略。就要有足够 小的ESR来限制输出的电压纹波。 在电感电流非连续模式下: 纹波电流通过电容的ESR中会产生功率损耗，这个损耗会使电容内部的温 度上升。过度的温升会大大缩短电容的使用寿命。在不同的环境温度下，电容 都有

5、额定的纹波电流。通过电容的电流不能超过其额定值。通过输出电容电流 的有效值为 D IcRMS 1 _D ESL可以通过选用低ESL的电容，限制引线线长度（PCB以及电容），和 采用多个小电容并联的形式来控制它的大小。 有三种低阻抗的电容，铝、有机半导体和固体钥电容都适合丁一般低成本 的商业领域。低阻抗铝电解电容成本低，在较小的封装下可以提供更大的容量。 但其ESR比较大。有机半导体电解电容在工业电源中用的越来越普遍。 它可以 提供较小的ESR和比较大的容量。固体钥电容可以提供低的 ESR和ESL以及 比较大的容量。在开关电源中是比较理想的选择。 在开关电源中，电感的作用是存储能量。电感的作用是

6、维持一个包定的电 流，或者说，是限制电感中电流的变化。 在Boost电路中，选择合适电感量通常用来限制流过它的纹波电流。电感 的纹波电流正比丁输入电压和 MOSFET开通时间，反比丁电感量。电感量的大 ESR 其中：Rcu为绕线电阻； Pcore为磁损，可以有磁心厂家的数据手册中查到。 在小功率的DC/DC变化中,Power MOSFET是最常用的功率开关。MOSFET 的成本比较低，工作频率比较高。设计中选取MOSFET主要考虑到它的导通损 耗和开关损耗。要求MOSFET要有足够低的导通电阻RDS（ON）和比较低的栅极 电荷Qg。 MOSFET的耗散功率可以由下式计算， I 2 1 I 2 PMOSFET =（土） RDS（on） D - Vo （tr tf ） （土） fs Qg Vgs fs 1