buck電路工作原理,boost升壓電路工作原理

芬里安 2019-06-27

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　　Buck電路,，又稱降壓電路,，其基本特征是DC-DC轉(zhuǎn)換電路，輸出電壓低于輸入電壓,。輸入電流為脈動的,，輸出電流為連續(xù)的。

　　buck電路工作原理：

　　從電路可以看出,，電感L和電容C組成低通濾波器,，此濾波器設(shè)計的原則是使 us（t）的直流分量可以通過，而抑制 us（t）的諧波分量通過;電容上輸出電壓 uo（t）就是 us（t）的直流分量再附加微小紋波uripple（t） ,。

　　當sw1閉合,、sw2斷開時,，電源Vin給電感充電,，并同時向負載供電，此時電感上的電流增大;

　　當sw1斷開、sw2閉合時,，由電感來維持輸出電流,，電感處于放電過程;

　　若在頻率比較大的情況下,，輸出電流可看作兩個階段：即線性上升和線性下降兩個階段,。

　　由上可知，電感電流又直流和紋波電流兩部分組成;在CCM模式,，電感電流隨負載電流變化,，但紋波分量不變，由此可以看出負載變化時占空比不變,。

　　當負載減小到使電感電流從零開始時,，此為CCM與DCM轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài)。進一步減小輸出負載,，此時不需要很大的電感電流維持輸出功率,，電感開始減小，占空比也減小,，而電感也在開關(guān)管下次導通之前電流降為零,。電路進入DCM模式，在此模式下,，占空比隨著負載變化而變化,。

　　boost升壓電路工作原理：

　　boost升壓電路是一種開關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高,。

　　基本電路圖見圖一：

　　假定那個開關(guān)（三極管或者mos管）已經(jīng)斷開了很長時間,，所有的元件都處于理想狀態(tài)，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(guān)閉合（三極管導通），等效電路如圖二,，開關(guān)（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(guān),。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量,。

　　放電過程

　　如圖，這是當開關(guān)斷開（三極管截止）時的等效電路。當開關(guān)斷開（三極管截止）時,，由于電感的電流保持特性,，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?,。而原來的電路已斷開,，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電,，電容兩端電壓升高,，此時電壓已經(jīng)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，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續(xù)的電流,。

　　如果這個通斷的過程不斷重復,，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

　　一些補充1 AA電壓低,，反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開關(guān)管,，整流管，及其他損耗（含電感上）,。

　　1.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）,。

　　2 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。

　　3 開關(guān)管,，關(guān)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(guān)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,，單只做不到就多只并聯(lián)。..,。..,。

　　4 最大電流有多大呢？我們簡單點就算1A吧,，其實是不止的,。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.所以咱建議要用兩只號稱5A實際3A的管子并起來才能勉強對付。

　　5 現(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子,，所以咱建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨恕?/p>

　　以上是書本上沒有直說的知識,，但與書本知識可對照印證。

　　開關(guān)管導通時,，電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路,，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存；開關(guān)管關(guān)斷時,，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負右正,，此電壓疊加在電源正端，經(jīng)由二極管-負載形成回路,，完成升壓功能,。既然如此，提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個方面著手：1.盡可能降低開關(guān)管導通時回路的阻抗,，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能,；2.盡可能降低負載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能,，同時回路的損耗最低,；3.盡可能降低控制電路的消耗，因為對于轉(zhuǎn)換來說,，控制電路的消耗某種意義上是浪費掉的,，不能轉(zhuǎn)化為負載上的能量。

　　具體計算

　　已知參數(shù)：

　　輸入電壓：12V --- Vi

　　輸出電壓：18V ---Vo

　　輸出電流：1A --- Io

　　輸出紋波：36mV --- Vpp

　　工作頻率：100KHz --- f

　　1：占空比

　　穩(wěn)定工作時,，每個開關(guān)周期,，導通期間電感電流的增加等于關(guān)斷期間電感電流的減少，即Vi*don/（f*L）=（Vo+Vd-Vi）*（1-don）/（f*L）,，整理后有

　　don=（Vo+Vd-Vi）/（Vo+Vd）,，參數(shù)帶入，don=0.572

　　2：電感量

　　先求每個開關(guān)周期內(nèi)電感初始電流等于輸出電流時的對應電感的電感量