boost電路參數(shù)設(shè)計(jì)詳解

1、Boost電路參數(shù)設(shè)計(jì)Boost電路的原理圖如下圖所示LD當(dāng)MOSFET開通時(shí)，電源給電感L充電，電感儲(chǔ)能，電容放電。電感上的電流增加量 （電 感線圈未飽與時(shí)）為：Il（）VinDT其中：D為占空比,T為開關(guān)周期。當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，電感放電，電感的能量通過二極管傳遞到負(fù)載。電感上的電流不斷減小，忽略二極管的壓降，則電流變化為：L()VoVin(1D)T電感電流連續(xù)模式時(shí)，在穩(wěn)態(tài)條件下，電感上的電流增加等于其電流減小，即I L（ ） Il（），于就是整理可得Vo1Vin1 D因?yàn)? D 1,所以Boost電路就是一個(gè)升壓型電路。電感電流非連續(xù)模式時(shí),MOSFET開通狀態(tài)下，電感電流的增值為L

2、()DTMOSFET關(guān)斷狀態(tài)下，電感電流的下降值為L()Vo VinL電感電流上升值等于下降值,即I L() I L()，整理得:V。D D2VTD2因?yàn)樵诖四Ｊ较码姼须娏骶褪遣贿B續(xù)的，所以每個(gè)周期電感電流都會(huì)下降至零。輸出電流等于電感電流的平均值，即讐 T GIpk d2T)1 pk 1 L()J 4D21 Ji竺由上式得,Vo vin ,K 生2R Ts由此可以瞧出，對于Boost電路，電感電流連續(xù)模式與電感電流非連續(xù)模式有很大的不同，非連續(xù)模式輸出電壓與輸入電壓，電感，負(fù)載電阻，占空比還有開關(guān)頻率都有關(guān)系。而連續(xù)模式輸出電壓的大小只取決于 輸入電壓與占空比。1輸出濾波電容的選擇在開關(guān)電源

3、中，輸出電容的作用就是存儲(chǔ)能量，維持一個(gè)恒定的電壓。Boost 電路的電容選擇主要就是控制輸出的紋波在指標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。對于Boost電路，電容的阻抗與輸出電流決定了輸出電壓紋波的大小。電容的阻抗由三部分組成，即等效串聯(lián)電感(ESL)，等效串聯(lián)電阻(ESR)與電容值(C)。在電感電流連續(xù)模式中，電容的大小取決于輸出電流、開關(guān)頻率與期望的輸 出紋波。在MOSFET開通時(shí)，輸出濾波電容提供整個(gè)負(fù)載電流。在Boost電路中，為了滿足期望的輸出紋波電壓，電容值可以按下式選取o max maxfs V其中：Io max為最大的輸出電流Dmax為最大的占空比對電感電流非連續(xù)模式，電容為1 o max(12

4、L:R Tsfs V在實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于電容的ESR,為了保證較小的紋波電壓,必須要選擇更大 容值的電容。在電感電流連續(xù)模式中，假設(shè)電容值足夠大以至于可以忽略。就要有足夠小 的ESR來限制輸出的電壓紋波。ESRVo（11 omaxDmax在電感電流非連續(xù)模式下ESRVoFL紋波電流通過電容的 ESR中會(huì)產(chǎn)生功率損耗，這個(gè)損耗會(huì)使電容內(nèi)部的溫度上升。過度的溫升會(huì)大大縮短電容的使用壽命。在不同的環(huán)境溫度下，電容都有額定的紋波電流。通過電容的電流不能超過其額定值。通過輸出電容電流的 有效值為1 C RMSESL可以通過選用低ESL的電容，限制引線線長度（PCB以及電容），與采用多 個(gè)小電容并聯(lián)的形式來

5、控制它的大小。有三種低阻抗的電容，鋁、有機(jī)半導(dǎo)體與固體鉭電容都適合于一般低成本的商業(yè)領(lǐng)域。低阻抗鋁電解電容成本低，在較小的封裝下可以提供更大的容量。但 其ESR比較大。有機(jī)半導(dǎo)體電解電容在工業(yè)電源中用的越來越普遍。它可以提供較小的ESR與比較大的容量。固體鉭電容可以提供低的 ESR與ESL以及比 較大的容量。在開關(guān)電源中就是比較理想的選擇。在開關(guān)電源中，電感的作用就是存儲(chǔ)能量。電感的作用就是維持一個(gè)恒定的 電流,或者說，就是限制電感中電流的變化。在Boost電路中，選擇合適電感量通常用來限制流過它的紋波電流。電感的 紋波電流正比于輸入電壓與 MOSFET開通時(shí)間，反比于電感量。電感量的大小決定

6、了連續(xù)模式與非連續(xù)模式的工作點(diǎn)。除了電感的感量外，選擇電感還應(yīng)注意它最大直流或者峰值電流，與最大的 工作頻率。電感電流超過了其額定電流或者工作頻率超過了其最大工作頻率 都會(huì)導(dǎo)致電感飽與及過熱。磁器件廠家提供了很多的電感都可用于 DC/DC變換器。開關(guān)電源中最常用 的磁心就是鐵氧體與電工鐵。由于電感繞線的直流電阻，電流通過時(shí)產(chǎn)生電感銅損。同時(shí),由于電感的交流 電流會(huì)導(dǎo)致磁通交變，產(chǎn)生磁損。功率損耗會(huì)引起電感的溫度上升，過度的溫升會(huì) 使導(dǎo)線的絕緣降低。Boost電路中，電感的損耗可以由下式計(jì)算PinductorPcore ,其中：Rcu為繞線電阻；Pcore為磁損，可以有磁心廠家的數(shù)據(jù)手冊中查到。在小功率的 DC/DC 變化中,Power MOSFET就是最常用的功率開關(guān)。MOSFET的成本比較低，工作頻率比較高。設(shè)計(jì)中選取 MOSFET主要考慮到它 的導(dǎo)通損耗與開關(guān)損耗。要求 MOSFET要有足夠低的導(dǎo)通電阻Rds（on）與比較 低的柵極電荷Qg。MOSFET的耗散功率可以由下式計(jì)算,I 21I 2PMOSFET（池）Rds（on