boost电路工作原理，buck-boost电路工作原理

boost升压电路原理

升压电路原理：BOOST升压电源是一种利用开关导通和关断的时间比来维持稳定输出的开关电源。它体积小、重量轻、效率高，广泛应用于各行业的电子设备中，是不可或缺的电源架构。升压电路主要由控制IC、功率电感和mosfet基本元件组成。升压电路是六种基本斩波电路之一，它是一种开关DC升压电路，可以使输出电压高于输入电压。它主要用于DC电机驱动、单相功率因数校正(PFC)电路和其他交流/DC电源。

buck和boost电路工作原理

Buck变换器工作在电感电流连续模式，其工作原理是：由控制电路输出的驱动脉冲控制开关管的通断。当控制电路的脉冲输出为高电平时，开关管导通，如续流二极管的阳极电压为零，阴极电压为电压，则反向关断，流经开关的电流流经电感为负载供电；此时电流中的电流逐渐上升，两端产生左端正右端负的自感应电势，阻碍电流上升，将电能转化为磁能并储存起来。时间过去后，控制电路的脉冲处于低电平，开关管关断，但电流可以& # 039；不要突然改变。电感两端右端和左端为负的自感应电势阻碍电流减小，使正向偏置导通，于是电流形成回路，电流值逐渐减小，储存的磁能转化为电能释放给负载。经过一段时间后，控制电路的脉冲再次接通开关管，重复上述过程。电容器的作用是减少输出电压的波动。续流二极管是一个重要元件。没有这个二极管，电路不仅不能正常工作，而且当开关管导通到关断时，两端会产生很高的自感电位，损坏开关管。升压电路的工作原理分为充电和放电两部分。充电过程中开关闭合(三极管导通)，相当于电路图。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。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。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，升压完成。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。

BOOST升压原理是怎样的

升压电路也叫升压斩波器。斩波是指将DC电压变为另一个固定电压或可调电压DC电压的过程称为斩波。斩波有两种方式，一种是脉宽调制，一种是调频，容易受到干扰。boost也是一种DC-DC电路，因为它的输出电压高于输入电压，所以也叫BOOST电路。目前开关电源一般由脉宽调制(PWM)控制IC和MOSFET组成，结合各种开关电源拓扑结构组成完整的开关电源。最重要的开关电源是开关IC。下图是BOOST升压电路的拓扑结构，主要由电感L1、开关晶体管Q1和二极管D1组成。工作过程可分为充电和放电两部分。充电时，打开开关，可以理解为这里的MOS管相当于直接连接漏极D和源极的导线。然后简化原理图得到如下电路图。此时，输入电压流经电感L1、Q1和电容C1。随着持续充电，电感上的电流线性增加，当达到某一点时，电感储存了一定的能量；在这个过程中，二极管D1在反向偏置时关断，电容C2向负载提供能量，使其保持工作。放电过程：当开关管不导通时，此时Q1关断。因为电感有反电动势，电感的电流可以& # 039；t突然改变，而是会慢慢的逐渐放电。由于原来的电气回路已经断开，电感只能通过D1、负载和C1回路放电，也就是说电感开始给电容C2充电，而C2在给C2充电之前已经提供了电压，所以电容两端的电压上升。这里，的电感在一个周期内可能都大于零或等于零。当都大于零时，处于连续工作模式(CCM)，当都等于零时，称为不连续工作模式(DCM)。一般来说，输出电容C2应足够大，以在输出端保持连续电流，并且至少应使用快速恢复二极管作为二极管。

boost电路

摘要：提出了一种Boost电路的软开关方法，即同步整流加电感电流反向。根据两个开关管之间软开关的不同条件，提出了强管和弱管的概念，并给出了满足软开关条件的设计方法。一台24V输入、40V/2.5A输出、开关频率为200kHz的同步Boost变换器样机进一步验证了上述方法的正确性，其满载效率达到96.9%。软开关；引入同步整流照明是目前电源产品追求的目标。提高开关频率可以减小电感、电容和其他元件的体积。然而，开关频率提高的瓶颈是器件的开关损耗，因此软开关技术应运而生。一般为了达到理想的软开关效果，需要一个或多个辅助开关为主开关创造软开关条件，希望辅助开关本身也能实现软开关。作为最基本的DC/DC拓扑，Boost电路广泛应用于各种电源产品中。由于升压电路仅包含一个开关，因此常常添加许多有源或无源的附加电路来实现软开关，这增加了转换器的成本并降低了其可靠性。升压电路除了开关管外还有一个二极管。在低电压输出的情况下，最好用MOSFET代替二极管(同步整流),以获得更高的效率。如果能将这种同步开关作为主开关的辅助管，创造软开关条件，同时实现软开关，将是一种较好的方案。提出了一种利用Boost电路实现软开关的方法。该方案适用于输出电压较低的场合。1工作原理图1显示了一个带有两个开关管的同步升压电路。它的两个开关互补导通，中间有一定的死区防止共模导通，如图2所示。通常，电感上的电流在设计中是单向的，如图2中的第五个波形所示。考虑到开关的结电容和死区时间，一个周期可以分为五个阶段，每个阶段的等效电路如图3所示。下面简单介绍一下电感电流不改变方向的同步升压电路的工作原理。在这种设计下，S2可以实现软切换，而S1只能工作在硬切换状态。1)阶段1 [t0 ~ t1]在这个阶段，S1开启，输入电压施加在L上，L上的电流线性增加。在t1时刻，S1关闭，该阶段结束。2)第二阶段[T1 ~ T2]S1关断后，电感电流对S1的结电容充电，对S2的结电容放电。S2的漏极-源极电压可以近似地认为是线性下降的，直到它下降到零，这个阶段结束。3)阶段3【T2 ~ T3】当S2的漏源电压降至零时，S2的寄生二极管导通，将S2的漏源电压箝位在零电压状态，为S2的零电压导通创造了条件。4)在阶段4 [T3 ~ T4]，S2的栅极变为高电平，S2的零电压导通。电感器L上的电流再次流过S2。l受到输出电压和输入电压之差的影响，电流线性减小，直到S2被关断，这个阶段结束。5)第五阶段【T4 ~ T5】此时电感L上的电流方向仍为正，因此电流只能转移到S2的寄生二极管，S1的结电容无法放电。因此，S1正处于一个硬切换状态。然后S1开启，进入下一个循环。从上面的分析可以看出，S2实现了软交换，而S1没有。原因是S2关断后，电感上的电流方向为正，S1的结电容无法放电。但是，如果L设计得足够小，使得S2关断时电感电流为负，如图4所示，则可以对S1的结电容放电，实现S1的软开关。在这种情况下，一个周期可以分为六个阶段，每个阶段的等效电路如图5所示。其工作原理描述如下。1)阶段1 [t0 ~ t1]在这个阶段，S1开启，输入电压施加在L上，L上的电流线性增加，从负值变为正值。在t1时刻，S1关闭，该阶段结束。

2)阶段2 (T1 ~ T2)，S1关断后，电感电流为正，S1结电容充电，使S2结电容放电，S2漏源电压可近似视为线性下降。直到S2的漏极-源极电压下降到零，这个阶段结束。3)阶段3【T2 ~ T3】当S2的漏源电压降至零时，S2的寄生二极管导通，将S2的漏源电压箝位在零电压状态，为S2的零电压导通创造了条件。4)在阶段4 [T3 ~ T4]，S2的栅极变为高电平，S2的零电压导通。电感器L上的电流再次流过S2。l承受输出电压和输入电压之差，电流是线性的？小，直到它变成负值，然后S2关闭，这个阶段结束。5)阶段5【T4 ~ T5】此时电感L上的电流方向为负，正好可以给S1的结电容放电，给S2的结电容充电。S1的漏极-源极电压可以近似地认为是线性下降的。直到S1的漏极-源极电压下降到零，这个阶段结束。6)阶段6 [T5 ~ T6]当S1的漏源电压降至零时，S1的寄生二极管导通，将S1的漏源电压箝位在零电压状态，为S1的零电压导通创造了条件。然后S1零电压开启，进入下一个周期。可以看出，在该方案中，S1和S2两个交换机都可以实现软切换。2软开关的参数设计以上同步整流和电感电流反向的方法用于实现Boost电路的软开关，两种开关之间实现软开关的难度并不相同。电流的峰峰值可表示为，I=(VinDT)/L (1)，其中：D为占空比；t是开关周期。因此，电感上电流的最大值和最小值可以表示为IMAX= I/2+Io (2) imin= I/2-IO (3)其中Io为输出电流。将式(1)代入式(2)和式(3)，可以得到IMAX=(vindt)/2l+io(4)Imin=(vindt)/2l-io(5)。从上面的原理分析可以看出，S1的软开关条件是通过imin对S2的结电容充电，S1的结电容放电来实现的。S2的软开关条件是通过Imax对S1的结电容充电，对S2的结电容放电来实现的。此外，|Imax| |Imin|通常是满载的。因此，S1和S2实现软切换的难度也不同，S1比S2困难得多。在这里，S1被称为弱管，S2被称为强管。强S2的软开关极限条件是L和S1的结电容C1和S2的结电容C2谐振，C2上的电压可以谐振到零的条件可以用公式(6)表示。将等式(4)代入等式(6)可以得到。其实方程(7)很容易满足，死区时间不可能很大。因此，可以近似认为电感L上的电流在死区时间内保持不变，即恒流源对S2的结电容充电，对S1的结电容放电。这种情况下的ZVS条件称为充分条件，表达式为公式(8)。(C2+C1) VO (vindt/2l io) tdead2 (8)其中tdead2是S2开启前的死区时间。同理，弱管S1的软开关充分条件为(C1+C2) VO (Vindt/2L-IO) tdead1 (9)，其中tdead1为S1开启前的死区时间。在实际电路设计中，强管的软开关条件非常容易实现，所以关键是设计弱管的软开关条件。首先确定最大允许死区时间，然后根据等式(9)计算电感L。因为，在实现软开关的前提下，L不能太小，以免造成开关管上的电流有效值过大，从而使开关的导通损耗过大。3实验结果：开关频率为200kHz、功率为100W的同步Boost变换器进一步验证了上述软开关方法的正确性。变换器的规格和主要参数如下：输入电压Vin24V输出电压Vo40V输出电流Io0~2.5A工作频率f200kHz主开关S1和S2IRFZ44电感L4.5H图6(a)、图6(b)和图6(c)是满载(2.5A)时的实验波形从图6(a)可以看出，电感L上的电流会在1-d) T或(1-D)T的周期内反向，从而产生

图7示出了在不同负载电流下转换器的转换效率。最高效率97.1%，满载效率96.9%。结论本文提出了一种Boost电路的软开关策略：同步整流和电感电流反向。在这种方案下，根据软开关条件的不同，两个开关管分为强管和弱管。在设计中，电感L应根据弱管的临界软开关条件来确定。因为实现了软开关，所以可以将开关频率设计得相对较高。电感可以设计的很小，需要的电感体积也可以比较小(一般可以用I型磁芯)。因此，该方案适用于高功率密度和低输出电压的场合。请收下，谢谢！