boost电路参数设计详解.doc

Boost电路参数设计之马矢奏春创作创作时间：二零二一年六月三十日Boost电路的原理图如下图所示当MOSFET开通时,电源给电感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：其中：D为占空比,T为开关周期.当MOSFET关断时,电感放电,电感的能量通过二极管传递到负载.电感上的电流不竭减小,忽略二极管的压降,则电流变动为：电感电流连续模式时,在稳态条件下,电感上的电流增加即是其电流减小，即AIl（+）=AIl（一）,于是整理可得：因为0〈D<1,所以Boost电路是一个升压型电路.电感电流非连续模式时，MOSFET开通状态下，电感电流的增值为：MOSFET关断状态下,电感电流的下降值为：电感电流上升值即是下降值，即Hr,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城市下降至零.输出电流即是电感电流的平均值,即-L4D21+i：1+2L由上式得,Kk=2R-Ts由此可以看出,对Boost电路,电感电流连续模式与电感电流非连续模式有很年夜的分歧,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年夜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量,维持一个恒定的电压.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Boost电路,电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的年夜小.电容的阻抗由三部份组成,即等效串连电感（ESL）,等效串连电阻（ESR）和电容值（C）.在电感电流连续模式中,电容的年夜小取决于输出电流、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：【°max为最年夜的输出电流；Dmax为最年夜的占空比.对电感电流非连续模式,电容为在实际设计中，由于电容的ESR,为了保证较小的纹波电压，必需要选择更年夜容值的电容.在电感电流连续模式中,假设电容值足够年夜以至于可以忽略.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中会发生功率损耗,这个损耗会使电容内部的温度上升.过度的温升会年夜年夜缩短电容的使用寿命.在分歧的环境温度下,电容都有额定的纹波电流.通过电容的电流不能超越其额定值.通过输出电容电流的有效值为ESL可以通过选用低ESL的电容，限制引线线长度（PCB以及电容）,和采纳多个小电容并联的形式来控制它的年夜小.有三种低阻抗的电容，铝、有机半导体和固体钽电容都适合于一般低本钱的商业领域.低阻抗铝电解电容本钱低，在较小的封装下可以提供更年夜的容量.但其ESR比力年夜.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和比力年夜的容量.固体钽电容可以提供低的ESR和ESL以及比力年夜的容量.在开关电源中是比力理想的选择.在开关电源中，电感的作用是存储能量.电感的作用是维持一个恒定的电流，或者说，是限制电感中电流的变动.在Boost电路中，选择合适电感量通经常使用来限制流过它的纹波电流.电感的纹波电流正比于输入电压和MOSFET开通时间，反比于电感量.电感量的年夜小决定了连续模式和非连续模式的工作点.除电感的感量外，选择电感还应注意它最年夜直流或者峰值电流，和最年夜的工作频率.电感电流超越了其额定电流或者工作频率超越了其最年夜工作频率，城市招致电感饱和及过热.瓷器件厂家提供了很多的电感都可用于DC/DC变换器.开关电源中最经常使用的磁心是铁氧体和电工铁.由于电感绕线的直流电阻,电流通过时发生电感铜损.同时,由于电感的交流电流会招致磁通交变,发生磁损.功率损耗会引起电感的温度上升,过度的温升会使导线的绝缘降低.Boost电路中，电感的损耗可以由下式计算，P=I2R+PinductorLcucore其中：Ru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变动中，PowerMOSFET是最经常使用的功率开关.MOSFET的本钱比力低,工作频率比力高.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(°n和比力低的栅极电荷Qg.MOSFET的耗散功率可以由下式计算，选择续流二极管的重要的标准是：开通速度、击穿电压、额定电流、正向导通电压.开关电源中,通常选择低正向导通电压的肖特基二极管.续流二极管的损耗计算：创作时间：二零二一年六月三十日。