boost變換器的工作原理和工作模式

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boost變換器是什么

boost變換器稱為并聯(lián)開關(guān)變換器。與buck變換器其不同的是，boost型電感在輸入端（開關(guān)）,buck型電感在輸出端。boost型變換器的輸出電壓Vo總是大于輸入電壓Vi。解釋比較簡單，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，二極管D關(guān)閉，電感L與開關(guān)管的節(jié)點電壓為O。當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時，電感L兩端的電勢翻轉(zhuǎn)，所以電感L與開關(guān)管的節(jié)點電壓大于輸入電壓Vl，電感電流通過二極管D續(xù)流，使得Vo大于Vi。可以證明，Vo=Vi*[T/(T-Ton)]，T是開關(guān)脈沖周期，Ton是導(dǎo)通時間。

boost變換器的工作原理

Boost變換器工作于CCM和DCM時的主要關(guān)系式及其臨界電感

根據(jù)流過電感的最小電流是否為零（即電感電流在S關(guān)斷期間是否出現(xiàn)斷續(xù)）也可將Boost交換器劃分為兩種模式：連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)和不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)。對于給定的開關(guān)頻率、負載電阻及輸入和輸出電壓，Boost變換器存在一臨界電感Lc，當(dāng)L>Lc時，變換器處于CCM：而當(dāng)L基本工作原理是在輸入電壓變化、內(nèi)部參數(shù)變化和外接負載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)管的導(dǎo)通(或截止)時間，使得開關(guān)變換器的輸出電壓或電流相對穩(wěn)定。

為分析穩(wěn)態(tài)特性，簡化推導(dǎo)公式的過程，特作以下兩點假設(shè):

(1)開關(guān)管、續(xù)流二極管均是理想元件。也就是可以瞬間地“導(dǎo)通”或“截止”，而且“導(dǎo)通”時壓降為零，“截止”時漏電流為零。

(2) 電感、電容是理想元件。電感I作在線性區(qū)而未飽和，寄生電阻為零，電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)為零。

boost變換器的工作模式

Boost DC-DC變換器又稱升壓變換器(Step Up Converter)，其電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。

BoostDC-DC變換器的基本電路由功率開關(guān)管VT、續(xù)流二極管VD、儲能電感L、輸出濾波電容C等組成。因為MOSFET管開關(guān)速度較快，控制邏輯相對簡單，所以開關(guān)管VT一般都采用MOSFET管。

在開關(guān)管VT導(dǎo)通期間，電感中的電流上升:在開關(guān)管VT截止期間，電感電流下降。如果在開關(guān)管VT截止期間，電感中的電流降到零，并在截止期間的剩余時間內(nèi)電感中存儲的能量也為零，則稱這種開關(guān)電源工作于電感電流不連續(xù)工作模式(Discontinuous ConducTIon Mode, DCM);否則工作于電感電流連續(xù)工作模式(ConTInuousConducTIon Mode, CCM)"。下面對Boost DC-DC開關(guān)變換器的兩種工作模式分別進行分析，以便于進行系統(tǒng)設(shè)計。

boost變換器的工作范圍

假設(shè)Boost DC-DC開關(guān)變換器的輸入電壓范圍為[V.min，V.max]，負載電阻范圍為[R min, RL.max]。在RL-V;平面上開關(guān)變換器的工作范圍對應(yīng)-一個矩形，分別根據(jù)各開關(guān)變換器CCM和DCM的臨界電感Lc及CISM和IISM的臨界電感Lk的表達式，作出其所描述的曲線，可將RL-V;平面分為CCM和DCM及CISM和IISM兩個部分，如圖2.5所示，

由圖2.5可知，對于Boost DC-DC變換器，其CISM和IISM的臨界電感LK與輸入電壓和負載電阻的關(guān)系呈單調(diào)關(guān)系，而CCM和DCM的臨界電感Lc與輸入電壓和負載電阻并不是單調(diào)關(guān)系。在RL-V;平面上,不同的電感取值，Boost 變換器I作在不同的模式34.12-131

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