標(biāo)題: boost變換器的工作原理和工作模式 [打印本頁(yè)]
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(chēng)為并聯(lián)開(kāi)關(guān)變換器。與buck變換器其不同的是，boost型電感在輸入端（開(kāi)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(jiǎn)單，當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，二極管D關(guān)閉，電感L與開(kāi)關(guān)管的節(jié)點(diǎn)電壓為O。當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感L兩端的電勢(shì)翻轉(zhuǎn)，所以電感L與開(kāi)關(guān)管的節(jié)點(diǎn)電壓大于輸入電壓Vl，電感電流通過(guò)二極管D續(xù)流，使得Vo大于Vi。可以證明，Vo=Vi*[T/(T-Ton)]，T是開(kāi)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(guò)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(duì)于給定的開(kāi)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(guò)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(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通(或截止)時(shí)間，使得開(kāi)關(guān)變換器的輸出電壓或電流相對(duì)穩(wěn)定。

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

(1)開(kāi)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(chēng)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(kāi)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(kāi)關(guān)速度較快，控制邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，所以開(kāi)關(guān)管VT一般都采用MOSFET管。



在開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通期間，電感中的電流上升:在開(kāi)關(guān)管VT截止期間，電感電流下降。如果在開(kāi)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(chēng)這種開(kāi)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(duì)Boost DC-DC開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)變換器的工作范圍對(duì)應(yīng)-一個(gè)矩形，分別根據(jù)各開(kāi)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(duì)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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