充放電出發了解Boost電路,專為菜鳥工程師準備
發布時間:2015-01-07 責任編輯:sherryyu
【導讀】本篇文章從充放電兩個方麵來對boost電路的原理進行了講解。並補充了一些書本上沒有的知識,整體屬於較為新手向的文章,希望大家在閱讀過本篇文章之後,能對boost電路的基本原理有進一步了解。
Boost電路是一種開關zhiliushengyadianlu,tanenggoushishuchudianyagaoyushurudianya。zaidianzidianlushejidangzhongsuanshiyizhongjiaoweichangjiandedianlushejifangshi。benpianwenzhangzhenduixinshou,jiangweidajiajieshaoboost升壓電路的工作原理。
首先我們需要知道:
電容阻礙電壓變化,通高頻,阻低頻,通交流,阻直流;
電感阻礙電流變化,通低頻,阻高頻,通直流,阻交流;

圖1 boost開關升壓電路的原理圖
假定那個開關(三極管或者MOS管)已經斷開了很長時間,所有的元件都處於理想狀態,電容電壓等於輸入電壓。
下麵要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。
充電過程
質量好的空氣開關的選購

圖2 充電過程
在充電過程中,開關閉合(三極管導通),等效電路如圖2,開關(三極管)處chu用yong導dao線xian代dai替ti。這zhe時shi,輸shu入ru電dian壓ya流liu過guo電dian感gan。二er極ji管guan防fang止zhi電dian容rong對dui地di放fang電dian。由you於yu輸shu入ru是shi直zhi流liu電dian,所suo以yi電dian感gan上shang的de電dian流liu以yi一yi定ding的de比bi率lv線xian性xing增zeng加jia,這zhe個ge比bi率lv跟gen電dian感gan大da小xiao有you關guan。隨sui著zhe電dian感gan電dian流liu增zeng加jia,電dian感gan裏li儲chu存cun了le一yi些xie能neng量liang。
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放電過程

圖3 開關斷開(三極管截止)時的等效電路
如圖3這是當開關斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關斷開(三極管截止)時,由於電感的電流保持特性,流經電感的電流不會馬上變為0,而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而er原yuan來lai的de電dian路lu已yi斷duan開kai,於yu是shi電dian感gan隻zhi能neng通tong過guo新xin電dian路lu放fang電dian,即ji電dian感gan開kai始shi給gei電dian容rong充chong電dian,電dian容rong兩liang端duan電dian壓ya升sheng高gao,此ci時shi電dian壓ya已yi經jing高gao於yu輸shu入ru電dian壓ya了le。升sheng壓ya完wan畢bi。
shuoqilaishengyaguochengjiushiyigediangandenengliangchuandiguocheng。chongdianshi,dianganxishounengliang,fangdianshidianganfangchunengliang。ruguodianrongliangzugouda,namezaishuchuduanjiukeyizaifangdianguochengzhongbaochiyigechixudedianliu。ruguozhegetongduandeguochengbuduanzhongfu,jiukeyizaidianrongliangduandedaogaoyushurudianyadedianya。

圖4 升壓過程
下麵是一些補充。
AA電壓低,反激升壓電路製約功率和效率的瓶頸在開關管,整流管,及其他損耗(含電感上)。
電感不能用磁體太小的(無法存應有的能量),線徑太細的(脈衝電流大,會有線損大)。
整流管大都用肖特基,大家一樣,無特色,在輸出3.3V時,整流損耗約百分之十。
開kai關guan管guan,關guan鍵jian在zai這zhe兒er了le,放fang大da量liang要yao足zu夠gou進jin飽bao和he,導dao通tong壓ya降jiang一yi定ding要yao小xiao,是shi成cheng功gong的de關guan鍵jian。總zong共gong才cai一yi伏fu,管guan子zi上shang耗hao多duo了le就jiu沒mei電dian出chu來lai了le,因yin些xie管guan壓ya降jiang應ying選xuan最zui大da電dian流liu時shi不bu超chao過guo0.2--0.3V,單隻做不到就多隻並聯。
最大電流有多大呢?簡單點就算1A吧,其實不止。由於效率低會超過1.5A,這是平均值,半周供電時為3A,實際電流波形為0至6A。所以建議要用兩隻號稱5A實際3A的管子並起來才能勉強對付。
現成的芯片都沒有集成上述那麼大電流的管子,所以建議用土電路就夠對付洋電路了。
這些補充內容是教科書本上沒有的知識,但是能夠與教科書本上的內容進行對照並印證。
開關管導通時,電源經由電感-開關管形成回路,電流在電感中轉化為磁能貯存;開關管關斷時,電感中的磁能轉化為電能在電感端左負右正,此電壓疊加在電源正端,經由二極管-負載形成回路,完成升壓功能。既然如此,提高轉換效率就要從三個方麵著手:盡可能降低開關管導通時回路的阻抗,使電能盡可能多的轉化為磁能;盡可能降低負載回路的阻抗,使磁能盡可能多的轉化為電能,同時回路的損耗最低;盡可能降低控製電路的消耗,因為對於轉換來說,控製電路的消耗某種意義上是浪費掉的,不能轉化為負載上的能量。
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