原文來自專業(yè)書籍:《硬件設(shè)計指南 從器件認(rèn)知到手機(jī)基帶設(shè)計》
BOOST升壓電源是利用開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出的一種開關(guān)拓?fù)潆娫矗孕⌒汀⑤p量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)電子設(shè)備,是不可缺少的一種電源架構(gòu)。
BOOST升壓電路主要由控制IC、功率電感和開關(guān)管等基本元件組成,為了解原理,本書以非同步BOOST為介紹對象(同步BOOST使用開關(guān)管來代替二極管),圖2-9 即為BOOST基本拓?fù)淇驁D。
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圖2-9 BOOST電源拓?fù)?/p>
和BUCK電源類似,當(dāng)開關(guān)S導(dǎo)通時,SW點通過導(dǎo)通的開關(guān)S接地,SW電壓為0,Vi直接給電感L充電,此時電感兩端電壓是Vi,電流變化量是△Ion,充電電流路經(jīng)見圖中實線箭頭,開關(guān)導(dǎo)通時間△ton=占空比*開關(guān)周期=D*T,根據(jù)公式2-1可列出公式2-12,整理后得到公式(2-13),F是開關(guān)頻率,它是開關(guān)周期T的倒數(shù)。
當(dāng)開關(guān)S斷開時,L會通過二極管給負(fù)載放電;同時,Vi也會通過二極管給負(fù)載放電,放電時間△tof=(1-占空比)*開關(guān)周期=(1-D)*T,此時電感兩端電壓是Vo-Vi(注意:是Vo-Vi)、電流變化量是△Iof,可列出公式2-14和公式2-15。在開關(guān)導(dǎo)通和斷開的兩個時間內(nèi),電感充電和放電是一樣的,△Iof=△Ion,有人稱之為電感的伏秒特性。
3在開關(guān)導(dǎo)通和斷開的兩個時間內(nèi)△Iof=△Ion,我們聯(lián)立公式2-13與公式2-16可以得到BOOST電源的輸出和輸入關(guān)系,即公式2-17,整理后的到2-18,這就是BOOST的輸入輸出電壓計算過程。從公式中可以看到,由于0
我們基于仿真軟件Multisim對BOOST電源進(jìn)行仿真,仿真原理圖見圖2-10 。開關(guān)頻率是20kHz,占空比D是50%,Q1驅(qū)動信號是5Vpp的方波,偏置也是5V;電感選用680uH,輸入電壓Vi為10V,理論上輸出電壓應(yīng)該是Vi/(1-D)=20V。從電壓探針上我們可以看到,輸出電壓DC值是18.4V,接近理論計算的20V。
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圖2-10 BOOST電源仿真原理圖
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