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Boost DC-DC開環(huán)電路反映了boost 升壓電路的基本工作原理。其簡易拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-1所示，下面以該圖為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析其原理。
Boost開環(huán)電路主要由電源、電感、MOS管，二級管，電容，電阻組成。其基本作用如下：
電源：提供升壓所需的電能，其電壓和電流可以存在一定的波動，如果在輸出電壓在穩(wěn)定的情況下，其輸入電壓可以波動的范圍越大，則變壓的效果就越理想。
電感：作為儲能元件，當(dāng)MOS管ON時，積累電源流入電感的電流，當(dāng) MOS管OFF時，由于電感的電流具有不能突變的性質(zhì)，電流使二極管導(dǎo)通，作為獨立電流源與輸入電源共同向負(fù)載輸出電流，使的負(fù)載的電壓提升。在電感的值比較大的情況下，電感中的電流持續(xù)不斷。
二極管：防止在MOS管ON期間，電容中的電流回流到電感端。
電容：電容作存儲能源在MOS管OFF時，電源流經(jīng)負(fù)載時，儲存能源。電容較大時，在 MOS管ON時，作為獨立電壓源給負(fù)載輸入在一定時間內(nèi)相對穩(wěn)定的電壓。
下面對MOS管ON和OFF期間，電路中電能的變化情況進行分析。
在MOS管ON期間，MOS管所在支路相當(dāng)于導(dǎo)線，則負(fù)載所在支路被短路，電路在邏輯上可以被近視為如圖 1-2所示的兩部分。
在電源所在的回路中，此時電源的電能主要被電感儲存了起來，為了維持電感的電源，電感中的電流不斷增加。
在負(fù)載所在的回路中，當(dāng)處在升壓的初始階段，電容中的電壓相對較少，作為獨立電壓源在該期間向負(fù)載供電，此時負(fù)載的電源相對比較�。划�(dāng)電路進入穩(wěn)定狀態(tài)時，在電容足夠容量大的前提下，電容中的電壓比較大，在一定時間內(nèi)提供相對穩(wěn)定的電壓，給負(fù)載供電，以確保升壓地平穩(wěn)。
在MOS管OFF期間，MOS管所在的電路相當(dāng)于開路。
由于電感的電流具有不能突變的性質(zhì)，電流使二極管導(dǎo)通，作為獨立電流源與輸入電源共同向負(fù)載輸出電流。此時負(fù)載的電壓升高，而電容則處在充電狀態(tài)，積累電壓能，為下一次MOS管ON期間，需要給負(fù)載供電做準(zhǔn)備。
下面對MOS管ON的占空比與輸入、輸出電壓的關(guān)系做分析:
占空比為一個周期內(nèi)，MOS管ON的時間與一個開關(guān)周期的比值，記作：Don，一個
2.1.2控制回路參數(shù)設(shè)計
1、輸出電壓取樣電阻 R1、R2
因UC3842的腳2為誤差放大器反向輸入端,芯片內(nèi)正向輸入端為基準(zhǔn) 2.5v,可知輸出電壓Vo=2.5(1+R1／R2),根據(jù)輸出電壓可確定取樣電阻R1、R2的取值。
由于儲能電感的作用,在開關(guān)管開啟和關(guān)閉時會形成大的尖峰電流,在檢測電阻Rs 上產(chǎn)生一個尖峰脈沖,為防止造成UC3842的誤動作,在Rs取樣點到UC3842 的腳3間加入R、C濾波電路,R、C 時間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時間。
2、外補償網(wǎng)絡(luò)
UC3842 誤差放大器的輸出端腳 l與反相輸入端腳 2之間外接補償網(wǎng)絡(luò)Rf、Cf。 Rf、Cf的取值取決于UC3842環(huán)路電壓增益、額定輸出電流和輸出電容,通過改變Rf、Cf的值可改變放大器閉環(huán)增益和頻響。為使環(huán)路得到最佳補償,可測試環(huán)路的穩(wěn)定度,測量Io脈動時輸出電壓Vo的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。
3、斜坡補償
在實用電路中,增加斜坡補償網(wǎng)絡(luò),一般有二種方法,一是從斜坡端腳4接補償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx 至誤差放大器反相輸入端腳 2,使誤差放大器輸出為斜坡狀,再與Rs 上感應(yīng)的電壓比較。二是從斜坡端腳4接補償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx到電流感應(yīng)端腳3,將在Rs的感應(yīng)電壓上增加斜坡的斜率,再與平滑的誤差電壓進行比較,作用是防止諧波振蕩現(xiàn)象,避免UC3842 工作不穩(wěn)定,同時改善電流型控制開關(guān)電壓的噪聲特性。
4、保護電路
當(dāng)UC3842的腳3電壓升高超過1V 或腳1電壓降到1V 以下,都可使PWM比較器輸出高電平,造成PWM鎖存器復(fù)位。根據(jù) UC3842關(guān)閉特性,可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護和過流保護。本電路中Rs上感應(yīng)出的峰值電流形成逐個脈沖限流電路,當(dāng)腳3達到1V時就會出現(xiàn)限流現(xiàn)象,所以,整個電路中的電感磁性元件和功率開關(guān)管不必設(shè)計較大的余量,就能保證穩(wěn)壓電路工作可靠,降低成本。
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50w閉環(huán)控制Boost DC-DC變換器樣機開發(fā).pdf
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2022-5-22 23:56 上傳
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