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boost电路原理及参数计算
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boost电路原理及参数计算&
BOOST升压电路的部件功能
　　boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成；
　　boost升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极电压低，此时二极管反偏截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。闭合开关会引起通过电感的电流增加。打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
[编辑本段]--&BOOST升压电路的工作原理
　　基本电路图见图一：
　　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，电容电压等于输入电压。
　　下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路
　　充电过程
　　在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，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。
　　一些补充1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上).
　　1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大).
　　2. 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.
　　3 .开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联.......
　　4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付.
　　5 现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以咱建议用土电路就够对付洋电路了.
　　开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：
　　1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能；
　　2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低；
　　3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。
　　具体计算
　　已知参数：
　　输入电压：12V --- Vi
　　输出电压：18V ---Vo
　　输出电流：1A --- Io
　　输出纹波：36mV --- Vpp
　　工作频率：100KHz --- f
　　1、占空比
　　稳定工作时，每个开关周期，导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少，即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有
　　don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入，don=0.572
　　2、电感量
　　先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量
　　其值为Vi*(1-don)/(f*2*Io)，参数带入，Lx=38.5uH,
　　deltaI=Vi*don/(L*f)，参数带入，deltaI=1.1A
　　当电感的电感量小于此值Lx时，输出纹波随电感量的增加变化较明显，
　　当电感的电感量大于此值Lx时，输出纹波随电感量的增加几乎不再变小，由于增加电感量可以减小磁滞损耗，另外考虑输入波动等其他方面影响取L=60uH，
　　deltaI=Vi*don/(L*f),参数带入，deltaI=0.72A，
　　I1=Io/(1-don)-(1/2)*deltaI,I2= Io/(1-don)+(1/2)*deltaI，
　　参数带入，I1=1.2A,I2=1.92A
　　3、输出电容：
　　此例中输出电容选择位陶瓷电容，故 ESR可以忽略
　　C=Io*don/(f*Vpp),参数带入，
　　C=99.5uF，3个33uF/25V陶瓷电容并联
　　4、磁环及线径：
　　查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环
　　Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2)，参数带入，irms=1.6A
　　按此电流有效值及工作频率选择线径
　　其他参数：
　　电感：L 占空比：don
　　初始电流：I1 峰值电流：I2 线圈电流：Irms
　　输出电容：C 电流的变化：deltaI 整流管压降：Vd
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硬件知识（3）
Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。
开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式
Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。
Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。
LDO的特点：
① 非常低的输入输出电压差
② 非常小的内部损耗
③ 很小的温度漂移
④ 很高的输出电压稳定度
⑤ 很好的负载和线性调整率
⑥ 很宽的工作温度范围
⑦ 较宽的输入电压范围
⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类：
（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。
（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。
（3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其 输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。
（4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电 压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。
DC-DC分为BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三类DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降压，降压公式：Vo=Vi*D
BOOST型DC-DC只能升压，升压公式：Vo= Vi/(1-D)
BUCK-BOOST型DC-DC，即可升压也可降压，公式：Vo=(-Vi)* D/（1-D）
D为充电占空比，既MOSFET导通时间。0&D&1。
开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。
因开关电源工作效率高，一般可达到80％以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为： Is=KIf 式中：Is—开关电源的额定输出电流； If—用电设备的最大吸收电流； K—裕量系数，一般取1.5～1.8；
电容式开关电源
它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80％的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰)
首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。
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用户版块帖子
求助大升压比boost电路设计
UID：807150
在线时间278小时
M币-79专家1
最近需要设计一个36V升压到400V的DC/DC变换器，那就想用boost电路，求教各位电路参数怎么确定，哪位有原理图
UID：1217272
在线时间4720小时
M币3502专家93
这么高还是用变压器比较好
UID：1058300
在线时间478小时
M币716专家19
boost开关这边必须要设计好，不然升压会到达很危险的电压高度。要图啥的我只有些原理阐述，简单的图。你要的话加上我qq有时间发给你。
UID：1605433
在线时间599小时
M币99专家2
直接用ZVS电路不就好了~~
UID：788787
在线时间2526小时
M币2481专家26
可以找逆变器电路改，逆变器是12/24/36/48V升压到300V然后变换为220V交流电的。
UID：798313
在线时间4303小时
M币20993专家51
这么大压差&& 非要用boost&&&&放着这么多简洁稳定好用的开关电源拓扑不用
UID：807150
在线时间278小时
M币-79专家1
回 liukai163 的帖子
:这么大压差   非要用boost    放着这么多简洁稳定好用的开关电源拓扑不用 ( 23:30) 求教~~现在了解的不多
UID：807150
在线时间278小时
M币-79专家1
回 社建电子 的帖子
:可以找逆变器电路改，逆变器是12/24/36/48V升压到300V然后变换为220V交流电的。 ( 22:57) 400V变换220V/50HZ电路以及做好了，现在就只要将36V的直流转变为400V直流就行
UID：807150
在线时间278小时
M币-79专家1
回 decent 的帖子
:这么高还是用变压器比较好 ( 22:20) 不会比较麻烦吗，效率也是个问题
UID：798313
在线时间4303小时
M币20993专家51
回 叫我岩枭 的帖子
:求教~~现在了解的不多 ( 16:12) 详情参阅GS3525驱动的捕鱼器
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Gzip enabled&BOOST电路理论计算时的假设问题和无负载时BOOST电路的工作模式
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weipengert离线LV1本网技工积分：49|主题：2|帖子：11积分:49LV1本网技工 12:52:12
小弟新手，请教各位大师两个问题，希望能够获得帮助：
①BOOST电路在设计参数时，算输出纹波电流要假定输出电压不变（即以平均输出电压来计算，不考虑纹波电压的影响）；算纹波电压的时候要假定输出电流不变（即以平均输出电流来计算，不考虑纹波电流的影响）。这两个假定如果同时成立的话，不是会相互矛盾么？
②就是如果BOOST电路无负载的情况下，不会产生输出电流。那么这个时候，BOOST电路工作在什么模式下？
因为有大电容的存在，输出的纹波电压和纹波电流，已经比较小了。
输出负载很轻，输出电压搞于设定值后，boost就会停止工作，直流电压掉到设定值以下，才会再开启。
这也就是跳周期模式的 成因。
下图，是我之前测的一个波形。
黄的是PWM，绿的是输出电压。
可以看到，输出电压上升过程，因为稍有过冲（超出电压设定值），这时PWM停止工作了。
过了一段时间，电压掉下来，PWM又继续工作。
Coming.Lu离线LV7版主积分：37857|主题：35|帖子：13079积分:37857版主 13:21:26倒数8&1. 为了方便分析和计算，一般会假设一些因素不变，这是很正常的。
2. 工作在DCM模式，或者是跳周期模式（开一下，然后停好多个周期后再开一下）。
weipengert离线LV1本网技工积分：49|主题：2|帖子：11积分:49LV1本网技工 13:30:21倒数7&Lu大哥:
& && & 你好，十分感谢你的解答。但是我还是有一些疑惑
& && & ①当我们做出假设时，不是要先验证假设的合理性么？这两个假设无法同时成立的情况下，按一种假设推导出来的结果在另一种假设中不就不能用了么？那我们怎么知道这个假设做出的推导是否合理而有效呢？
& && &&&②若BOOST电路工作时输出接不导通的晶闸管，是按照DCM模式来理解还是跳周期模式来理解？另外我对跳周期模式不是特别理解，能否详细解释一下？十分感谢。~
Coming.Lu离线LV7版主积分：37857|主题：35|帖子：13079积分:37857版主 13:58:43倒数6&因为有大电容的存在，输出的纹波电压和纹波电流，已经比较小了。
输出负载很轻，输出电压搞于设定值后，boost就会停止工作，直流电压掉到设定值以下，才会再开启。
这也就是跳周期模式的 成因。
下图，是我之前测的一个波形。
黄的是PWM，绿的是输出电压。
可以看到，输出电压上升过程，因为稍有过冲（超出电压设定值），这时PWM停止工作了。
过了一段时间，电压掉下来，PWM又继续工作。
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柳军离线LV3助理工程师积分：257|主题：6|帖子：43积分:257LV3助理工程师 20:31:29倒数5&大神，这样的BO0ST输出电压波形，能帮忙分析下么。
weipengert离线LV1本网技工积分：49|主题：2|帖子：11积分:49LV1本网技工 08:42:16倒数4&输出电压高于设定值，这个会在什么情况下产生？？当占空比恒定的时候，平均输出电压会产生变化么？？
Coming.Lu离线LV7版主积分：37857|主题：35|帖子：13079积分:37857版主 09:08:57倒数3&过冲的时候，就会高于设定值。
weipengert离线LV1本网技工积分：49|主题：2|帖子：11积分:49LV1本网技工 09:27:31倒数2&原来如此。了解了~~！谢谢~
Coming.Lu离线LV7版主积分：37857|主题：35|帖子：13079积分:37857版主最新回复 09:29:11倒数1&嗯。
我给的那个波形，就是电源启动时，稍有过冲。
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传 真：(022)
E-mail：cpss#(#换成@)BOOST电路可以达到的占空比为多少？
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