Boost電路是一種開關直流升壓電路,它能夠使輸出電壓高于輸入電壓。在電子電路設計當中算是一種較為常見的電路設計方式。本篇文章針對新手,将為大家介紹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;
假定那個開關(三極管或者MOS管)已經斷開了很長時間,所有的元件都處于理想狀态,電容電壓等于輸入電壓。
下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。
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)處用導線代替。這時,輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電,所以電感上的電流以一定的比率線性增加,這個比率跟電感大小有關。随着電感電流增加,電感裡儲存了一些能量。
放電過程
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,由于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。而原來的電路已斷開,于是電感隻能通過新電路放電,即電感開始給電容充電,電容兩端電壓升高,此時電壓已經高于輸入電壓了。升壓完畢。
說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時,電感吸收能量,放電時電感放出能量。如果電容量足夠大,那麼在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續的電流。如果這個通斷的過程不斷重複,就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。
boost電路升壓過程
下面是一些補充。
AA電壓低,反激升壓電路制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(脈沖電流大,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。
開關管,關鍵在這兒了,放大量要足夠進飽和,導通壓降一定要小,是成功的關鍵。總共才一伏,管子上耗多了就沒電出來了,因些管壓降應選最大電流時不超過0.2--0.3V,單隻做不到就多隻并聯。
最大電流有多大呢?簡單點就算1A吧,其實不止。由于效率低會超過1.5A,這是平均值,半周供電時為3A,實際電流波形為0至6A。所以建議要用兩隻号稱5A實際3A的管子并起來才能勉強對付。
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。
這些補充内容是教科書本上沒有的知識,但是能夠與教科書本上的内容進行對照并印證。
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面着手: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;盡可能降低控制電路的消耗,因為對于轉換來說,控制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。
本篇文章從充放電兩個方面來對Boost電路的原理進行了講解。并在最後補充了一些書本上沒有的知識,整體屬于較為新手向的文章,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。
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