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Boost电源原理及工作过程详解

2026-01-06 10:09:12

开关电源的主要部件包括:输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。如果功率不是特别大,IC厂家会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar工艺的电源管理IC中,极大简化了外部电路。

电容阻碍电压变化,通高频,阻低频,通交流,阻直流;

第一部分:充电

当开关断开(MOSFET截止)时的等效电路如上图所示。当开关断开(MOSFET截止)时,由于电感的电流保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开,电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。

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,放电时电感放出能量。如果电容量足够大,那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复,就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

boost电路升压过程

开关管导通时,电源经由电感-开关管形成回路,电流在电感中转化为磁能贮存;开关管关断时,电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正,此电压叠加在电源正端,经由二极管-负载形成回路,完成升压功能。既然如此,提高转换效率就要从三个方面着手:尽可能降低开关管导通时回路的阻抗,使电能尽可能多的转化为磁能;尽可能降低负载回路的阻抗,使磁能尽可能多的转化为电能,同时回路的损耗最低;尽可能降低控制电路的消耗,因为对于转换来说,控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的,不能转化为负载上的能量。

Boost升压电路,可以工作在电流断续工作模式(DCM)和电流连续工作模式(CCM)。CCM工作模式适合大功率输出电路,电感电流需保持连续状态,因此,按CCM工作模式来进行特性分析。

ton时,开关管S为导通状态,二极管D处于截止状态,流经电感L和开关管的电流逐渐增大,电感L两端的电压为Vin,考虑到开关管S漏极对公共端的导通压降Vs,即为Vi-Vs。ton时,通过L的电流增加部分△ILon。

式中:Vs为开关管导通时的压降和电流取样电阻Rs上的压降之和,约0.6~0.9V。

3、Boost电路设计实例

4、Boost环路


5、Boost PCB设计要点

A.开关电源拓扑主电流回流路径面积最小化;驱动脉冲电流回路最小化。
B.对于隔离开关电源拓扑结构,电流回路被变压器隔离成两个或多个回路(原边和副边),电流回路要分开最小回流面积布局布线设计。对于非隔离电源,Boost和Buck一样要关注功率路径,功率电流环路面积最小。

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作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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开关电源的主要部件包括:输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。如果功率不是特别大,IC厂家会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/
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