boost电路工作原理，boost电路工作原理

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，但电流不能突变。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电路工作原理

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！

三电平boost电路原理

三电平整流器是一种可用于高压大功率的PWM整流器。其优点是功率因数接近1，开关电压应力比两级降低一半。文中提到了一个三电平升压电路，用来校正整流桥的功率因数。然而，由于二极管整流电路的不可逆性，不能实现功率流的双向流动。提到了几种三电平PWM整流器。虽然实现了三个电平，但是没有实现将开关管上的电压应力减少一半的优点。虽然三电平整流器比两电平整流器开关更多，控制更复杂，但是？它具有两电平整流器所不具备的特点：1)级数的增加使其具有更小的DC电压纹波和更好的动态性能。当开关频率很低时，如300 ~ 500 Hz，能满足电流谐波的要求；2)随着级数的增加，电源侧的电流比两级中的电流更接近正弦，并且随着级数的增加，正弦越好，功率因数越高；3)开关的增加也有利于降低开关管上的电压和压应力，提高器件的稳定性，适用于对电压要求高的场合。