Boost電源的工作原理是怎樣的？又該如何指導(dǎo)實踐？

最近項目調(diào)試有點曲折，雖然在這個過程中把問題解決了，但常用技巧基本都是一頓“瞎操作”，更換一系列器件，如果要從中說出個一二三，那還得深思一下。自己也陷入了反思，是什么指導(dǎo)自己去實戰(zhàn)？原理與理論又是什么來佐證？

項目中遇到一個Boost升壓電路總是工作不正常，從各方下手，也是解決了問題，過程也算是摸著石頭過河。那么來聊聊Boost電源的工作原理又是怎樣？了解原理后又該如何指導(dǎo)實踐？

我們常用的電源，一般有開關(guān)電源、LDO等，那么開關(guān)電源常有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有Boost、Buck、Buck-Boost三種類型。順便先看一下Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，來充分認(rèn)識它。

看到這樣一個拓?fù)?，它又是怎樣工作的呢?/p>

其實就是一個開關(guān)，只要這個開關(guān)的速度能夠跑的飛起，控制好開和關(guān)的時間，在搭配外圍的幫手也就基本能輸出穩(wěn)定的電壓。所說的開關(guān)就是圖中對應(yīng)的MOS管，開關(guān)的速度也是指控制開關(guān)信號的頻率。

那開關(guān)不斷的開和關(guān)又是怎么去輸出穩(wěn)定的電源呢？答案就是相互分工、相互協(xié)作的一個過程。

1、充電。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通的時候，電感接地，二極管截止，此時輸入電源對電感進行充電，電流的方向由左向右流動，電感左＋右－，電感兩端電壓即是輸入電壓。Uo=Ui

2、放電。當(dāng)開關(guān)管不導(dǎo)通的時候，此時電感已經(jīng)被沖上電 ，由楞次定理可知，此時電感的電流不會立即減小到0，電流的方向依然由左向右，二極管導(dǎo)通，導(dǎo)通后就存在導(dǎo)通壓降Ud。

電感兩端電壓Ul，Uo這個輸出電壓就是Boost升壓，電感在開關(guān)管關(guān)斷時，電感放電，給輸出濾波電容和負(fù)載充電。

時間萬物都遵循能量守恒，那么升壓的過程就是一個能量傳遞。充電時，電感吸收能量，放電時，電感釋放能量，如果濾波電容這個池塘足夠大，輸出就能在MOS開關(guān)的工程中保持一個持續(xù)穩(wěn)定的電流。

Boost升壓過程中，可以工作在電流連續(xù)工作模式(CCM)和電流斷續(xù)工作模式(DCM)。這兩種模式又有什么怎樣呢？

DCM工作模式：電感上電流如圖a所示，充電的過程中，電流線性上升，當(dāng)放電的時候，負(fù)載較重電流下降快，下一個充電還沒有進行，電感的電流已經(jīng)降到0了，在這個過程中控制信號不斷重復(fù)，這種模式就是斷續(xù)模式。

那么當(dāng)電感的電流降到0后，二極管截止，負(fù)載的電壓由誰提供？

這個時候需要靠二極管后級的濾波電容儲存的能量來提供，在這種模式下，這個電容的容值需要根據(jù)負(fù)載情況來選擇大小。

CCM工作模式：電感上電流如圖b所示，充電的過程中，電感的能量儲存的足，當(dāng)下一個開關(guān)導(dǎo)通時，電感的能量還沒有完全釋放完，這種模式就是連續(xù)模式。

電源使用的過程中，負(fù)載隨時都是動態(tài)變化的，那么電源輸出又是怎么調(diào)整？

若負(fù)載加重，電流增大，傳輸?shù)哪芰渴遣蛔兊模敲创藭r輸出的電壓會降低，控制開關(guān)管導(dǎo)通的PWM信號會根據(jù)負(fù)載的變化去調(diào)整占空比，也就是調(diào)整MOS管的開通和關(guān)斷的時間，改變充電和放電的能量，經(jīng)過幾個周期的調(diào)整，重新維持在一個穩(wěn)定的電壓輸出。