Boost电路定义
Boost升压电路的英文名称为“theboostconverter”,或者叫“step-upconverter”,是一种开关直流升压电路,它能够将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,也称为直流—直流变换器(DC/DCConverter)。
直流—直流变换器通过对电力电子器件的通断控制,将直流电压断续地加到负载上,通过改变占空比改变输出电压平均值。
假定那个开关(三极管或者mos管)已经断开了很长时间,所有的元件都处于理想状态,那么电容电压等于输入电压。
开关管Q也为PWM控制方式,但最大占空比Dy必须限制,不允许Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧,成为升压电感。
Boost电路结构
下面以UC3842的Boost电路为例介绍Boost电路的结构。
图中输入电压Vi=16~20V,既供给芯片,又供给升压变换。
开关管以UC3842设定的频率周期开闭,使电感L储存能量并释放能量。
当开关管导通时,电感以Vi/L的速度充电,把能量储存在L中。当开关截止时,L产生反向感应电压,通过二极管D把储存的电能以(Vo-Vi)/L的速度释放到输出电容器C2中。输出电压由传递的能量多少来控制,而传递能量的多少通过电感电流的峰值来控制。
整个稳压过程由二个闭环来控制,即:
闭环1输出电压通过取样后反馈给误差放大器,用于同放大器内部的2.5V基准电压比较后产生误差电压,误差放大器控制由于负载变化造成的输出电压的变化。
闭环2Rs为开关管源极到公共端间的电流检测电阻,开关管导通期间流经电感L的电流在Rs上产生的电压送至PwM比较器同相输入端,与误差电压进行比较后控制调制脉冲的脉宽,从而保持稳定的输出电压。误差信号实际控制着峰值电感电流。
Boost电路的工作原理
Boost电路的工作原理分为充电和放电两个部分来说明。
充电过程
在充电过程中,开关闭合(三极管导通),等效电路图入下图所示,开关(三极管)处用导线代替。
这时,输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。
由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。
随着电感电流增加,电感里储存了一些能量。
放电过程
如图,这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。
当开关断开(三极管截止)时,由于电感的电流保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。
而原来的电路已断开,于是电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。
说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时,电感吸收能量,放电时电感放出能量。
如果电容量足够大,那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。
如果这个通断的过程不断重复,就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。