Boost电路的结构及工作原理（Boost的应用电路）

升压电路定义

DC-DC变换器通过控制电力电子器件的开关向负载间歇地施加DC电压，并通过改变占空比来改变平均输出电压。

假设开关(三极管或mos管)长时间关断，所有元件都处于理想状态，那么电容电压等于输入电压。

开关Q也是PWM控制模式，但是最大占空比Dy必须有限制，不允许工作在Dy=1的状态。电感Lf位于输入侧，成为升压电感。

升压电路结构下面以UC3842的升压电路为例介绍升压电路的结构。

在图中，输入电压Vi=16~20V被提供给芯片和升压转换器。

开关以UC3842设定的频率周期性地开关，使电感L储存能量和释放能量。

当开关管导通时，电感以Vi/L的速度充电，并将能量储存在L中，当开关关断时，L产生反向感应电压，储存的电能通过二极管d以(Vo-Vi)/L的速度放电到输出电容C2中，输出电压由传递的能量大小控制，能量大小由电感电流的峰值控制。

整个稳压过程由两个闭环控制，即：

1闭环输出电压经过采样后反馈到误差放大器，与放大器内部的2.5V基准电压比较后产生误差电压。误差放大器控制由负载变化引起的输出电压变化。

闭环2Rs是开关管的源极和公共端之间的电流检测电阻。开关管导通时流过电感L的电流产生的电压送到PwM比较器的同相输入端，与误差电压比较后控制调制脉冲的脉宽，从而维持稳定的输出电压。误差实际上控制着峰值电感电流。

升压电路的工作原理升压电路的工作原理分为充电和放电两部分。

充电过程

充电时开关闭合(三极管导通)，等效电路图如下图所示。开关(三极管)用导线代替。

此时，输入电压流经电感。防止二极管电容对地放电。

因为输入的是直流电，电感上的电流以一定的比例线性增加，这个比例与电感有关。

随着电感电流增加，一些能量存储在电感中。

放电过程

如图，这是开关关断(三极管关断)时的等效电路。

当开关关断(三极管关断)时，流经电感的电流不会立即变为0，而是从充电结束时的值慢慢变为0，这是由于电感的电流保持特性。

但是原来的电路已经断开，所以电感只能通过新的电路放电，也就是电感开始给电容充电，电容两端的电压上升，此时电压已经高于输入电压。站出来，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，放电时电感释放能量。

如果电容足够大，放电期间输出端可以保持连续电流。

如果重复这种开关过程，则可以在电容器上获得高于输入电压的电压。

升压电路参数的设计与电感电流的连续模式和电感电流的不连续模式有很大的不同。断续模式的输出电压与输入电压、电感、负载电阻、占空比和开关频率有关。连续模式的输出电压仅取决于输入电压和占空比。

输出滤波电容的选择

在开关电源中，输出电容的作用是储存能量和维持恒定的电压。

升压电路的电容选择主要是控制输出纹波在规定范围内。

对于升压电路，电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波。

电容器的阻抗由三部分组成，即等效串联电感(ESL)、等效串联电阻(ESR)和电容值(C)。

在电感电流中

电感器的作用是维持恒定的电流，或者限制电感器中电流的变化。

在升压电路中，选择适当的电感通常用于限制流过它的纹波电流。

电感的纹波电流与输入电压和MOSFET导通时间成正比，与电感成反比。电感决定了连续模式和不连续模式的工作点。

选择电感时，除了电感的电感值外，还应注意最大DC或峰值电流和最大工作频率。

如果感应器的电流超过其额定电流或工作频率超过其最大工作频率，就会导致感应器饱和过热。

金属氧化物半导体场效应晶体管

在低功率DC/DC变化中，功率MOSFET是最常用的功率开关。MOSFET的成本相对较低，工作频率相对较高。

设计中选择MOSFET主要考虑其导通损耗和开关损耗。

要求MOSFET具有足够低的导通电阻RDS(ON)和相对较低的栅极电荷Qg。

升压电路MAX1771的应用领域

MAX1771是Maxim公司的电源管理芯片，可以用作升压电路。电路结构为Boost电路，如下图2.1所示。当输入电压范围为5-12V时，输出的调节范围为24-36V。1引脚输出PWM，控制场效应晶体管IRF3205的导通和关断。引脚3是内置1.25V稳压器的电压反馈端子。当引脚3的电压输入高于或低于1.25V时，芯片将自动调整PWM占空比的减小或增大，以获得稳定的输出。

TL494

TL494是一种固定频率脉宽调制电路，包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管开关电源、半桥开关电源和全桥开关电源中。

IR2110

IR2110是一种大功率MOSFET和IGBT专用栅极驱动集成电路，由美国国际整流器公司以自己独特的高压集成电路和无键CMOS技术于1990年左右开发并投放市场。在功率变换、电机调速等功率驱动领域得到了广泛的应用。

FAN7930C

FAN7930C是一款采用8引脚SOP封装的有源功率因数校正(PFC)控制器。用于在临界导通模式(CRM)下工作的升压PFC应用。