標(biāo)題: boost變換器的工作原理和工作模式 [打印本頁]

作者: Ameya360電子    時(shí)間: 2018-8-22 14:14
標(biāo)題: boost變換器的工作原理和工作模式
boost變換器是什么

boost變換器稱為并聯(lián)開關(guān)變換器。與buck變換器其不同的是,boost型電感在輸入端(開關(guān)),buck型電感在輸出端。boost型變換器的輸出電壓Vo總是大于輸入電壓Vi。解釋比較簡單,當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),二極管D關(guān)閉,電感L與開關(guān)管的節(jié)點(diǎn)電壓為O。當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時(shí),電感L兩端的電勢翻轉(zhuǎn),所以電感L與開關(guān)管的節(jié)點(diǎn)電壓大于輸入電壓Vl,電感電流通過二極管D續(xù)流,使得Vo大于Vi?梢宰C明,Vo=Vi*[T/(T-Ton)],T是開關(guān)脈沖周期,Ton是導(dǎo)通時(shí)間。

boost變換器的工作原理

Boost變換器工作于CCM和DCM時(shí)的主要關(guān)系式及其臨界電感

根據(jù)流過電感的最小電流是否為零(即電感電流在S關(guān)斷期間是否出現(xiàn)斷續(xù))也可將Boost交換器劃分為兩種模式:連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)和不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)。對于給定的開關(guān)頻率、負(fù)載電阻及輸入和輸出電壓,Boost變換器存在一臨界電感Lc,當(dāng)L>Lc時(shí),變換器處于CCM:而當(dāng)L基本工作原理是在輸入電壓變化、內(nèi)部參數(shù)變化和外接負(fù)載變化的情況下,控制電路通過被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋,調(diào)節(jié)主電路開關(guān)管的導(dǎo)通(或截止)時(shí)間,使得開關(guān)變換器的輸出電壓或電流相對穩(wěn)定。

為分析穩(wěn)態(tài)特性,簡化推導(dǎo)公式的過程,特作以下兩點(diǎn)假設(shè):

(1)開關(guān)管、續(xù)流二極管均是理想元件。也就是可以瞬間地“導(dǎo)通”或“截止”,而且“導(dǎo)通”時(shí)壓降為零,“截止”時(shí)漏電流為零。

(2) 電感、電容是理想元件。電感I作在線性區(qū)而未飽和,寄生電阻為零,電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)為零。

boost變換器的工作模式

Boost DC-DC變換器又稱升壓變換器(Step Up Converter),其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

BoostDC-DC變換器的基本電路由功率開關(guān)管VT、續(xù)流二極管VD、儲(chǔ)能電感L、輸出濾波電容C等組成。因?yàn)镸OSFET管開關(guān)速度較快,控制邏輯相對簡單,所以開關(guān)管VT一般都采用MOSFET管。



在開關(guān)管VT導(dǎo)通期間,電感中的電流上升:在開關(guān)管VT截止期間,電感電流下降。如果在開關(guān)管VT截止期間,電感中的電流降到零,并在截止期間的剩余時(shí)間內(nèi)電感中存儲(chǔ)的能量也為零,則稱這種開關(guān)電源工作于電感電流不連續(xù)工作模式(Discontinuous ConducTIon Mode, DCM);否則工作于電感電流連續(xù)工作模式(ConTInuousConducTIon Mode, CCM)"。下面對Boost DC-DC開關(guān)變換器的兩種工作模式分別進(jìn)行分析,以便于進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

boost變換器的工作范圍

假設(shè)Boost DC-DC開關(guān)變換器的輸入電壓范圍為[V.min,V.max],負(fù)載電阻范圍為[R min, RL.max]。在RL-V;平面上開關(guān)變換器的工作范圍對應(yīng)-一個(gè)矩形,分別根據(jù)各開關(guān)變換器CCM和DCM的臨界電感Lc及CISM和IISM的臨界電感Lk的表達(dá)式,作出其所描述的曲線,可將RL-V;平面分為CCM和DCM及CISM和IISM兩個(gè)部分,如圖2.5所示,



由圖2.5可知,對于Boost DC-DC變換器,其CISM和IISM的臨界電感LK與輸入電壓和負(fù)載電阻的關(guān)系呈單調(diào)關(guān)系,而CCM和DCM的臨界電感Lc與輸入電壓和負(fù)載電阻并不是單調(diào)關(guān)系。在RL-V;平面上,不同的電感取值,Boost 變換器I作在不同的模式34.12-131
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