充放電出發了解Boost電路,專為菜鳥工程師準備
發布時間:2015-01-07 責任編輯:sherryyu
【導讀】本篇文章從充放電兩個方麵來對boost電路的原理進行了講解。並補充了一些書本上沒有的知識,整體屬於較為新手向的文章,希望大家在閱讀過本篇文章之後,能對boost電路的基本原理有進一步了解。
Boost電路是一種開關直(zhi)流(liu)升(sheng)壓(ya)電(dian)路(lu),它(ta)能(neng)夠(gou)使(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)高(gao)於(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)。在(zai)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)當(dang)中(zhong)算(suan)是(shi)一(yi)種(zhong)較(jiao)為(wei)常(chang)見(jian)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)方(fang)式(shi)。本(ben)篇(pian)文(wen)章(zhang)針(zhen)對(dui)新(xin)手(shou),將(jiang)為(wei)大(da)家(jia)介(jie)紹(shao)boost升壓電路的工作原理。
首先我們需要知道:
電容阻礙電壓變化,通高頻,阻低頻,通交流,阻直流;
電感阻礙電流變化,通低頻,阻高頻,通直流,阻交流;

圖1 boost開關升壓電路的原理圖
假定那個開關(三極管或者MOS管)已經斷開了很長時間,所有的元件都處於理想狀態,電容電壓等於輸入電壓。
下麵要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。
充電過程
質量好的空氣開關的選購

圖2 充電過程
在充電過程中,開關閉合(三極管導通),等效電路如圖2,開關(三極管)處(chu)用(yong)導(dao)線(xian)代(dai)替(ti)。這(zhe)時(shi),輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)流(liu)過(guo)電(dian)感(gan)。二(er)極(ji)管(guan)防(fang)止(zhi)電(dian)容(rong)對(dui)地(di)放(fang)電(dian)。由(you)於(yu)輸(shu)入(ru)是(shi)直(zhi)流(liu)電(dian),所(suo)以(yi)電(dian)感(gan)上(shang)的(de)電(dian)流(liu)以(yi)一(yi)定(ding)的(de)比(bi)率(lv)線(xian)性(xing)增(zeng)加(jia),這(zhe)個(ge)比(bi)率(lv)跟(gen)電(dian)感(gan)大(da)小(xiao)有(you)關(guan)。隨(sui)著(zhe)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)增(zeng)加(jia),電(dian)感(gan)裏(li)儲(chu)存(cun)了(le)一(yi)些(xie)能(neng)量(liang)。
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放電過程

圖3 開關斷開(三極管截止)時的等效電路
如圖3這是當開關斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關斷開(三極管截止)時,由於電感的電流保持特性,流經電感的電流不會馬上變為0,而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。eryuanlaidedianluyiduankai,yushidianganzhinengtongguoxindianlufangdian,jidiangankaishigeidianrongchongdian,dianrongliangduandianyashenggao,cishidianyayijinggaoyushurudianyale。shengyawanbi。
說shuo起qi來lai升sheng壓ya過guo程cheng就jiu是shi一yi個ge電dian感gan的de能neng量liang傳chuan遞di過guo程cheng。充chong電dian時shi,電dian感gan吸xi收shou能neng量liang,放fang電dian時shi電dian感gan放fang出chu能neng量liang。如ru果guo電dian容rong量liang足zu夠gou大da,那na麼me在zai輸shu出chu端duan就jiu可ke以yi在zai放fang電dian過guo程cheng中zhong保bao持chi一yi個ge持chi續xu的de電dian流liu。如ru果guo這zhe個ge通tong斷duan的de過guo程cheng不bu斷duan重zhong複fu,就jiu可ke以yi在zai電dian容rong兩liang端duan得de到dao高gao於yu輸shu入ru電dian壓ya的de電dian壓ya。

圖4 升壓過程
下麵是一些補充。
AA電壓低,反激升壓電路製約功率和效率的瓶頸在開關管,整流管,及其他損耗(含電感上)。
電感不能用磁體太小的(無法存應有的能量),線徑太細的(脈衝電流大,會有線損大)。
整流管大都用肖特基,大家一樣,無特色,在輸出3.3V時,整流損耗約百分之十。
kaiguanguan,guanjianzaizheerle,fangdaliangyaozugoujinbaohe,daotongyajiangyidingyaoxiao,shichenggongdeguanjian。zonggongcaiyifu,guanzishanghaoduolejiumeidianchulaile,yinxieguanyajiangyingxuanzuidadianliushibuchaoguo0.2--0.3V,單隻做不到就多隻並聯。
最大電流有多大呢?簡單點就算1A吧,其實不止。由於效率低會超過1.5A,這是平均值,半周供電時為3A,實際電流波形為0至6A。所以建議要用兩隻號稱5A實際3A的管子並起來才能勉強對付。
現成的芯片都沒有集成上述那麼大電流的管子,所以建議用土電路就夠對付洋電路了。
這些補充內容是教科書本上沒有的知識,但是能夠與教科書本上的內容進行對照並印證。
開關管導通時,電源經由電感-開關管形成回路,電流在電感中轉化為磁能貯存;開關管關斷時,電感中的磁能轉化為電能在電感端左負右正,此電壓疊加在電源正端,經由二極管-負載形成回路,完成升壓功能。既然如此,提高轉換效率就要從三個方麵著手:盡可能降低開關管導通時回路的阻抗,使電能盡可能多的轉化為磁能;盡可能降低負載回路的阻抗,使磁能盡可能多的轉化為電能,同時回路的損耗最低;盡可能降低控製電路的消耗,因為對於轉換來說,控製電路的消耗某種意義上是浪費掉的,不能轉化為負載上的能量。
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