boost电路参数设计详解

Boost 电路参数设计Boost 电路的原理图如下图所示R当 MOSFET 开通时，电源给电感 L 充电，电感储能，电容放电。电感上的电流增加量(电感线圈未饱和时)为：VAI= i-n DTL (+)L其中： D 为占空比， T 为开关周期。当 MOSFET 关断时，电感放电，电感的能量通过二极管传递到负载。电感上的电流不断减小，忽略二极管的压降，则电流变化为：V - VAI=fin (1 - D)TL(-)L电感电流连续模式时，在稳态条件下，电感上的电流增加等于其电流减小，即AI二AI，于是整理可L (+)L (-)得：V14 =V 1 - Din因为OvD o maxmaxf -AV s其中：I 为最大的输出电流;o maxD 为最大的占空比。max对电感电流非连续模式，电容为I- (1 -2 L )C o maxR - TSf -AVs在实际设计中，由于电容的ESR，为了保证较小的纹波电压，必须要选择更大容值的电容。 在电感电流连续模式中，假设电容值足够大以至于可以忽略。就要有足够小的ESR来限制输出 的电压纹波。ESR AV(o max1 - DAI+寸）max在电感电流非连续模式下：AVESR oAIL纹波电流通过电容的 ESR 中会产生功率损耗，这个损耗会使电容内部的温度上升。过度的温升 会大大缩短电容的使用寿命。在不同的环境温度下，电容都有额定的纹波电流。通过电容的电流不 能超过其额定值。通过输出电容电流的有效值为/- T |1_5_1 1C RMS o 1 DESL可以通过选用低ESL的电容，限制引线线长度（PCB以及电容），和采用多个小电容并联 的形式来控制它的大小。有三种低阻抗的电容，铝、有机半导体和固体钽电容都适合于一般低成本的商业领域。低阻抗 铝电解电容成本低，在较小的封装下可以提供更大的容量。但其ESR比较大。有机半导体电解电容 在工业电源中用的越来越普遍。它可以提供较小的 ESR 和比较大的容量。固体钽电容可以提供低的 ESR和ESL以及比较大的容量。在开关电源中是比较理想的选择。在开关电源中，电感的作用是存储能量。电感的作用是维持一个恒定的电流，或者说，是限制 电感中电流的变化。在 Boost 电路中，选择合适电感量通常用来限制流过它的纹波电流。电感的纹波电流正比于输 入电压和MOSFET开通时间，反比于电感量。电感量的大小决定了连续模式和非连续模式的工作点。除了电感的感量外，选择电感还应注意它最大直流或者峰值电流，和最大的工作频率。电感电 流超过了其额定电流或者工作频率超过了其最大工作频率，都会导致电感饱和及过热。磁器件厂家提供了很多的电感都可用于 DC/DC 变换器。开关电源中最常用的磁心是铁氧体和电 工铁。由于电感绕线的直流电阻，电流通过时产生电感铜损。同时，由于电感的交流电流会导致磁通 交变，产生磁损。功率损耗会引起电感的温度上升，过度的温升会使导线的绝缘降低。Boost 电路中，电感的损耗可以由下式计算，P I 2 R + P ，i nduCtor L Cu Core其中：R为绕线电阻;CuP 为磁损，可以有磁心厂家的数据手册中查到。core在小功率的DC/DC变化中，Power MOSFET是最常用的功率开关。MOSFET的成本比较低， 工作频率比较高。设计中选取MOSFET主要考虑到它的导通损耗和开关损耗。要求MOSFET要有 足够低的导通电阻RDS(o比较低的栅极电荷Qg。MOSFET 的耗散功率可以由下式计算，I 1 IPMOSFET = (f )2 R D + _ V - (t + t ) - ( on )2 f + Q V - f1 DDS (on)2 o r f 1 Ds g gs s选择续流二极管的重要的标准是：开通速度、击穿电压、额定电流、正向导通电压。开关电源 中，通常选择低正向导通电压的肖特基二极管。续流二极管的损耗计算：P = V -1D D o