没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
我们知道,不论是buck,还是boost电路,总会有一些公式,用得最多的就是电感的感量计算,电流纹波,输入电压纹波大小,输出电压纹波大小等等。 这些公式,在我们设计的时候会去算一算,很多的DCDC的芯片手册里面也会有这些公式。就我自己而言,我是很讨厌背公式的,相信大家也一样。所以最好的方式莫过于充分理解电路的工作原理最好的方式莫过于充分理解电路的工作原理,甚至于可以自己推导出这些公式 自己推导出这些公式。
资源推荐
资源详情
资源评论
手撕手撕Boost!!Boost公式推导及实验验证公式推导及实验验证
文章在微信公众号“硬件工程师炼成之路硬件工程师炼成之路”首发,敬请关注。
前一段时间写了一下Buck电路的振铃,不少同学给我留了作业,让我说说Boost。今天就来看看Boost电路。
友情提示:本文字数友情提示:本文字数1W+了,有点长,请点赞收藏加关注。了,有点长,请点赞收藏加关注。
我们知道,不论是buck,还是boost电路,总会有一些公式,用得最多的就是电感的感量计算,电流纹波,输入电压纹波大小,输出电压纹波大小等等。
这些公式,在我们设计的时候会去算一算,很多的DCDC的芯片手册里面也会有这些公式。
就我自己而言,我是很讨厌背公式讨厌背公式 的,相信大家也一样。
所以最好的方式莫过于充分理解电路的工作原理最好的方式莫过于充分理解电路的工作原理,甚至于可以自己推导出这些公式自己推导出这些公式。
我们如果理解了这些公式,那么就理解了Boost电路各个地方的电流,电压是怎么样的,遇到一些问题,就可以不用去看公式就能知道为什么会这样。
比如电感感量增大,会怎么样?比如电感感量增大,会怎么样?
电容容量增大会怎么样?电容容量增大会怎么样?
工作频率的大小又有哪些影响呢?工作频率的大小又有哪些影响呢?
所以,推导公式是为了摆脱公式推导公式是为了摆脱公式 。
另外,计算之后,我们会发现:
计算结果跟实测结果经常差的比较多?根本就不准?为什么呢?计算结果跟实测结果经常差的比较多?根本就不准?为什么呢?
这些问题,本文都会说一说。
Boost的拓扑结构的拓扑结构
我们先来看拓扑结构,一切信息都在这个里面拓扑结构,一切信息都在这个里面。
首先说下最基本的一个工作原理工作原理。
上图中MOS管就是一个开关,只要这个速度够快(开关频率够高),控制好导通与关断时间(充放电时间),配合输出滤波电容,就可以得到基本稳定的Vo了,也就是输出电压。
我们来简单看一下过程简单看一下过程。
在开关导通的时候,电感L接地,二极管截止,Vi对电感L进行充电,电感两端电压是Vi。
1
在开关变为不导通的时候,因为之前电感L已经被充电了,有电流流过,电流向右,电感两端电流不能突变,所以会感应出电压,让右侧的二极管导通。
输出电压Vo恒定,二极管导通压降为Vd,所以电感右端电压为Vo+Vd,电感左端电压是电源输入Vi。这是升压boost电路, 所以Vo+Vd>Vi,电感此时放电,给负载供电,以及给输出滤波电容充电。
并且,此时电感的两端电压是右边电压Vo+Vd减去左边电压Vi,即:Vo+Vd-Vi
来个前菜加深理解来个前菜加深理解
Boost电路是升压电路,是直流转直流,不考虑纹波电压的话,Vi和Vo都是恒定的,Vo大于Vi。
在开关导通的时候在开关导通的时候
电感L一端是恒定电压Vi,另外一端接地。这说明在开关导通的时候,电感电感 L两端的电压是恒定不变的,就是两端的电压是恒定不变的,就是 Vi。。
根据电感最最最最基本的公式:最最最最基本的公式:U=L*di/dt。
(虽然我不喜欢背公式,但是这个公式我觉得是电感最重要的了,我之前还专门讲过,它可以推导出电感储能公式等等。同样,电容的最重要的公式:i=C*du/dt。)
好,电感两端电压U=Vi不变,电感量L也是常数,所以呢,di/dt=U/L=常数常数,这不就是说电流随时间线性线性变化吗?
如果我们规定电流流向负载的方向是正,根据电感此时电压,是左边大于右边,所以电感的电流是线性增大的电感的电流是线性增大的 。
当开关断开的时候当开关断开的时候
电感两端的电压U=Vo+Vd-Vi,也是恒定的,电流同样随时间线性变化。只不过电压的方向是反的,右边大于左边,所以电感的电流是线性减小的电感的电流是线性减小的 。
开关导通,电感电流线性增大。开关导通,电感电流线性增大。
开关断开,电感电流线性减小。开关断开,电感电流线性减小。
2
我第一次看到电感电流波形是这样的时候,我就觉得好巧啊,怎么就一定是线性上升怎么就一定是线性上升呢?不是曲线上升?呢?不是曲线上升?
现在自然是知道了,当然,知道也好像没什么卵用,那说点儿有用的那说点儿有用的。
我们在电感选型电感选型 的时候,一定知道有个参数叫饱和电流饱和电流 吧。
我们会要求,电感的峰值电流不能超过电感的饱和电流。电感的峰值电流不能超过电感的饱和电流。
为啥是峰值电流,不是有效值电流?为啥是峰值电流,不是有效值电流?
因为,我们一般认为电感的感量是不变的,但是实际情况是,电流大到一定程度的时候,电感量L会随电流的增大而减小,所以会有电感饱和电流这一说。
并且,随着电感电流的继续增大,电感量下降速度加快。
我们复习下电感这个曲线,很多电感手册都有,电感的饱和电流是指电感感量下降了电感感量下降了30%(不同厂家这个值有差异)的时候的电流。
如果选型的电感饱和电流太小会怎么样呢?如果选型的电感饱和电流太小会怎么样呢?
开关导通,电感电流增大,增大到饱和电流的时候,那么L会快速减小,意味着di/dt=U/L快速增大。
也就是说,di/dt变大了,即电感电流随时间更快的增大。
3
电流更大了,那么进一步电感感量L更小了,di/dt更更更大了,电流又更更更大了。
如此,电流就突破天际了,这就悲剧了这就悲剧了 。
简单画个图,感受一下。
好了,根据前面的分析,我们还是画出几个关键点处的电压和电流波形吧,这应该是没什么难度的,最难的应该属于那个电感电流的波形最难的应该属于那个电感电流的波形了,我们也解释过了。
开始推公式开始推公式
我们推公式,自然是为了更好的选型,对吧。
目的为了计算出输入电容,输出电容,功率电感,都选择多大的值。
为了更好的理解,我们把已知的条件已知的条件 都说一下。
首先是输入电压Vi,输出电压Vo,输出电流Vo/R,咱总得知道自己想要什么吧,所以这些在设计之初都是已知的。
4
剩余25页未读,继续阅读
资源评论
流风若离
- 粉丝: 24
- 资源: 2
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功