基于3842的boost電路關鍵參數舉例分析
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注意：本例分析DCM模式，對CCM模式本例中部分公式將不適用！一、首先明確boost電路主要考慮參數：1、 輸入電壓Ui，輸出電壓Uo，輸出電流Io：本例輸入電壓12V，輸出電壓44V，輸出電流Io=4*0.068A。2、 Mos管最大允許電流I：最大允許電流與選定mos管有關，本例設定最大允許電流為4.8A。3、 boost電路工作模式：電流連續或斷續。Boost電路電感越大或開關頻率越高越容易進入電流連續模式。本例由外部反饋電路決定，只能采用電流斷續模式（DCM），但當增大電流取樣補償時，也可工作在電流連續模式。 4、開關頻率設定 開關頻率不應低于20KHz，以避免電感發出可聽聲音,本例取55KHz。 5、電感選取：在不重選電感下，續用原電路電感47uH。Boost電感選擇基本標準：在電流臨界連續下計算電感：基本依據：功率平衡需要條件：輸入電壓Ui，輸出電壓Uo，輸出電流Io，開關頻率f，占空比D。其中Uo/Ui=1/（1-D）。在一個周期中電感存儲電能為L*I2/2，在mos管關斷期間（此描述僅對臨界連續有效）電源向負載輸出能量：Ui*I（1-D）/（2*f）。一個周期總功率PL為（也即負載消耗功率）PL= L*I2*f/2+Ui*I（1-D）/2。其中I=Ui*D/（f*L）。所以PL=Ui2*D2 /(2L*f)+Ui2*D（1-D）/（2L*f）。輸出功率為Po=Uo*Io。功率守恒則：Ui2*D2 /(2L*f)+Ui2*D（1-D）/（2L*f）=Uo*Io。Ui2*D/（2L*f）= Uo*Io。將本例Ui，Uo及D與Uo，Ui關系代入上式求得臨界連續模式電感與頻率關系式為：L=4.37/f。由于選用電感為47uH，反推f=92.98KHz。要保持電流斷續模式則開關頻率應小于92.98KHz。注：以上公式中采用了占空比D，以方便計算，實際DCM模式將不能用公式Uo/Ui=1/（1-D）計算占空比（其適用條件是臨界連續模式及連續模式），將D換為導通時間Ton，將1-D換為Tr（升壓二極管導通時間）將更能清楚看到負載及輸入電壓變化對Ton及Tr的影響。然Ton+Tr≤T，Ui*Ton=（Uo-Ui）*Tr，第一個為周期時間限制，第二個為伏秒平衡條件。當Ton+Tr=T時負載繼續增大將使電路進入連續模式。此時的功率將需再加上電感電流中的恒定直流分量，P=Ui*Id。具體分析略。上述公式經過實驗驗證。 6、輸出濾波電容選擇：輸出濾波電容影響輸出電壓紋波其他影響因素包括開關頻率f及占空比D，升壓電感電流峰值Imax。電容選取取決于允許紋波電壓大小。△Uc=D*Io/（f*C），此為電容紋波峰峰值（此處未考慮電容充電電流小于負載電流時間和電感電流降為零到mos管再次開通時間這之間電容放電影響，但由于該電路條件下占空比已經很大，忽略這些條件對計算結果影響相對較小）。實際電容紋波電壓見圖1.C=D*Io/（△Uc*f）。若取紋波電壓為輸入電壓0.5%則電容C為：C=16.34uF。 圖 1 |
