boost升壓電路原理,boost電路如何實現升壓-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-09-11
boost升壓電路是基本斬波電路之一，是一種輸出電壓大于等于輸入電壓的單管非隔離直流變換電路。主要應用于直流電動機傳動、單相功率因數校正（PFC）電路及其他交直流電源中。
boost升壓電路由直流電壓源、電感、開關管、二極管、濾波電容、負載電阻組成，升壓電路圖如圖1所示。
下圖所示為升壓型（BOOST）電源拓撲的結構示意圖：
1. Q1導通時：電流方向為Vdc通過L1和Q1到GND，而負載電流（Io）全部由輸出電容器C0提供；所以C0應足夠大，以使在Ton時間段內向負載供電時的輸出電源電壓降滿足設計要求；
——Q1導通時電流路徑為：從Vdc流到了GND，并沒有能量傳輸到輸出端；感覺這不是浪費電能了么？其實理想情況下（不考慮電感器DCR和MOS管導通電阻，P = I2*R = 0）并不會損耗電能，而是將能量儲存到了電感器L1中。
2. Q1關斷時：由于電感器電流不能突變，電流方向為Vdc通過L1和D1向C0和負載供電，此時C0兩端電壓高于Vdc；此時Vdc電源和電感器儲能（總共兩部分）給負載和C0供電（補充電容器C0單獨向負載供電時（ton階段）損失的靜電場能）；
——Q1關斷，經過電感器L1的電流由增加變成減小（電流變化率產生變化），所以電感器的感應電壓方向發生轉變，即由原來的左高右低（與Vdc抵消）變成左低右高（與Vdc疊加），此時輸出電壓Vo會高于Vdc。
3. 輸入電容器串聯電感器，所以輸入電容電流是“平滑”的，如下左圖所示；
4. 輸出電容器串聯的是二極管（D1），所以輸出電容器的電流是斬波式的，如上右圖紅色線所示，必然會影響輸出電源的波動；——BOOST拓撲的輸出電源紋波電流相對BUCK拓撲來說更大，所以對BOOST拓撲的輸出電容器有更高的要求：ESR更低、容量更大等。
5. 對于輸出電容來說，在穩態下其平均電流為0（同BUCK拓撲），那么BOOST拓撲的平均二極管電流必然等于負載電流，所以Id_avg = Io=IL*(1-D)，IL= Io/(1-D)，這是平均電感器電流和負載電流的關系。
6. 輸出電壓的調整是通過反饋環路控制Q1的導通時間Ton來實現的，若直流負載電流Io上升，則導通時間Ton會自動增加為負載提供更多的能量。
同樣，根據BOOST拓撲也可以通過伏秒定律來推導直流傳遞函數：
Von = Vin – Vsw，Voff = Vo + Vd – Vin，Von*Ton = Voff * Toff，
那么1/D = T/Ton = (Toff+Ton)/Ton = (Vo+Vd-Vsw)/(Vo+Vd-Vin)，
所以D = (Vo+Vd-Vin)/ (Vo+Vd-Vsw)，
如果MOS管壓降（Vsw）和二極管壓降（Vd）相比輸入/輸出電源電壓都很小，
那么D ≈ (Vo-Vin)/Vo，輸出與輸入之間的關系為：Vo = Vin* [1/(1-D)]。
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