buck電路工作原理,boost升壓電路工作原理

　　buck電路工作原理：

　　從電路可以看出，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾 波器設(shè)計 的原則是使 us（t）的直流分量可以通過，而抑制 us（t） 的諧波分量通過;電容上輸出電壓 uo（t）就是 us（t） 的直流分量再附加微小紋波uripple（t） 。

　　當(dāng)sw1閉合、sw2斷開時，電源Vin給電感充電，并同時向負(fù)載供電，此時電感上的電流增大;

　　

　　當(dāng)sw1斷開、sw2閉合時，由電感來維持輸出電流，電感處于放電過程;

　　

　　若在頻率比較大的情況下，輸出電流可看作兩個階段：即線性上升和線性下降兩個階段。

　　

　　由上可知，電感電流又直流和紋波電流兩部分組成;在CCM模式，電感電流隨負(fù)載電流變化，但紋波分量不變，由此可以看出負(fù)載變化時占空比不變。

　　當(dāng)負(fù)載減小到使電感電流從零開始時，此為CCM與DCM轉(zhuǎn)換的臨界狀態(tài)。進(jìn)一步減小輸出負(fù)載，此時不需要很大的電感電流維持輸出功率，電感開始減小，占空比也減小，而電感也在開關(guān)管下次導(dǎo)通之前電流降為零。電路進(jìn)入DCM模式，在此模式下，占空比隨著負(fù)載變化而變化。

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　　boost升壓電路工作原理：

　　boost升壓電路是一種開關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高。

　　基本電路圖見圖一：

　　假定那個開關(guān)（三極管或者mos管）已經(jīng)斷開了很長時間，所有的元件都處于理想狀態(tài)，電容電壓等于輸入電壓。

　　下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路

　　充電過程

　　在充電過程中，開關(guān)閉合（三極管導(dǎo)通），等效電路如圖二，開關(guān)（三極管）處用導(dǎo)線代替。這時，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

　　放電過程

　　如圖，這是當(dāng)開關(guān)斷開（三極管截止）時的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開（三極管截止）時，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。

　　說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時，電感吸收能量，放電時電感放出能量。

　　如果電容量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續(xù)的電流。

　　如果這個通斷的過程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

　　一些補(bǔ)充1 AA電壓低，反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開關(guān)管，整流管，及其他損耗（含電感上）。

　　1.電感不能用磁體太小的（無法存應(yīng)有的能量），線徑太細(xì)的（脈沖電流大，會有線損大）。

　　2 整流管大都用肖特基，大家一樣，無特色，在輸出3.3V時，整流損耗約百分之十。

　　3 開關(guān)管，關(guān)鍵在這兒了，放大量要足夠進(jìn)飽和，導(dǎo)通壓降一定要小，是成功的關(guān)鍵?？偣膊乓环茏由虾亩嗔司蜎]電出來了，因些管壓降應(yīng)選最大電流時不超過0.2--0.3V，單只做不到就多只并聯(lián)。..。..。

　　4 最大電流有多大呢？我們簡單點(diǎn)就算1A吧，其實(shí)是不止的。由于效率低會超過1.5A，這是平均值，半周供電時為3A，實(shí)際電流波形為0至6A.所以咱建議要用兩只號稱5A實(shí)際3A的管子并起來才能勉強(qiáng)對付。

　　5 現(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子，所以咱建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨恕?/p>

　　以上是書本上沒有直說的知識，但與書本知識可對照印證。

　　開關(guān)管導(dǎo)通時，電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存；開關(guān)管關(guān)斷時，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負(fù)右正，此電壓疊加在電源正端，經(jīng)由二極管-負(fù)載形成回路，完成升壓功能。既然如此，提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個方面著手：1.盡可能降低開關(guān)管導(dǎo)通時回路的阻抗，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能；2.盡可能降低負(fù)載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能，同時回路的損耗最低；3.盡可能降低控制電路的消耗，因為對于轉(zhuǎn)換來說，控制電路的消耗某種意義上是浪費(fèi)掉的，不能轉(zhuǎn)化為負(fù)載上的能量。

　　具體計算

　　已知參數(shù)：

　　輸入電壓：12V --- Vi

　　輸出電壓：18V ---Vo

　　輸出電流：1A --- Io

　　輸出紋波：36mV --- Vpp

　　工作頻率：100KHz --- f

　　1：占空比

　　穩(wěn)定工作時，每個開關(guān)周期，導(dǎo)通期間電感電流的增加等于關(guān)斷期間電感電流的減少，即Vi*don/（f*L）=（Vo+Vd-Vi）*（1-don）/（f*L），整理后有

　　don=（Vo+Vd-Vi）/（Vo+Vd），參數(shù)帶入，don=0.572

　　2：電感量

　　先求每個開關(guān)周期內(nèi)電感初始電流等于輸出電流時的對應(yīng)電感的電感量

　　其值為Vi*（1-don）/（f*2*Io），參數(shù)帶入，Lx=38.5uH，

　　deltaI=Vi*don/（L*f），參數(shù)帶入，deltaI=1.1A

　　當(dāng)電感的電感量小于此值Lx時，輸出紋波隨電感量的增加變化較明顯，

　　當(dāng)電感的電感量大于此值Lx時，輸出紋波隨電感量的增加幾乎不再變小，由于增加電感量可以減小磁滯損耗，另外考慮輸入波動等其他方面影響取L=60uH，

　　deltaI=Vi*don/（L*f），參數(shù)帶入，deltaI=0.72A，

　　I1=Io/（1-don）-（1/2）*deltaI，I2= Io/（1-don）+（1/2）*deltaI，

　　參數(shù)帶入，I1=1.2A，I2=1.92A

　　3：輸出電容：

　　此例中輸出電容選擇位陶瓷電容，故 ESR可以忽略

　　C=Io*don/（f*Vpp），參數(shù)帶入，

　　C=99.5uF，3個33uF/25V陶瓷電容并聯(lián)

　　4：磁環(huán)及線徑：

　　查找磁環(huán)手冊選擇對應(yīng)峰值電流I2=1.92A時磁環(huán)不飽和的適合磁環(huán)

　　Irms^2=（1/3）*（I1^2+I2^2-I1*I2），參數(shù)帶入，irms=1.6A

　　按此電流有效值及工作頻率選擇線徑

　　其他參數(shù)：

　　電感：L 占空比：don

　　初始電流：I1 峰值電流：I2 線圈電流：Irms

　　輸出電容：C 電流的變化：deltaI 整流管壓降：Vd