直擊boost升壓電路負載能力及峰值【原創】
發布時間:2015-06-05 責任編輯:echolady
【導讀】工程師麵對boost電路設計,總會多方麵考慮boostdianludedianyafuzainenglishifoudabiao,ruhetishengfuzainengli,nazhongqudongfangshibijiaohao,ruheyouxiaobimiandianyachuxianfengzhidengdengwenti。benwenjiuyouzhuanjiajiexiguanyuboost電路的種種問題。
如何增強boost升壓電路負載能力?
實際案例
在本案例中,Boost電路設計為最基礎的結構類型,即由一個儲能電感、一個肖特基二極管、一個大電容、一個MOS開關管組成,使用SG3525做PWM驅動器,直接一路驅動+閉環電壓反饋。開通後由12V輸入升壓到55V、1.5A,一帶載電壓就降到22V左右,升不上去。電壓升到24V後能夠帶一個40W的負載,但是電壓相應的會下降2V左右。電路空載時輸出電壓良好,為55V,電壓調整率穩定,輸出電壓比較穩定的,但帶不了負載。
案例分析
依據本案例的描述,那麼這個boost電路所需要的是一個占空比能超過50%的控製芯片。如果是采用的一路輸出帶的MOS管,最大占空比50%左右。即使理想情況下,50%的最大占空比帶載後最大輸出電壓也不過24V,所以輸出22V,再正常不過了。
除此之外,另一個可行的辦法就是需要用兩隻MOSFET分別用3525的兩個輸出端驅動,兩隻MOSFET漏極並聯。采用這個辦法可以得到正常運轉所需要的電壓,不過3525沒有限製最大占空比,對於Boost電路有可能出現占空比始終為為最大的錯誤狀態。這時候兩隻MOSFET輪流導通,沒有關斷的時刻也無法輸出能量,因此需要手動開啟軟啟動功能,在軟啟動的狀態下,這個電路是可以正常工作的。
小結:當所設計的boostdianluchuxianfuzainenglixueruohuowufuzaideqingkuangshi,keyicongzhankongbihexinpianlianggefangxiangrushoujinxingpaizha。chucizhiwai,gongchengshihaikeyitongguozhaxunshoucedefangshijinxinggongnengshaixuanpaizha,butongdejixingyongyoubutongdetexing,youshitongguogongnengshezhijiukeyijiejuefuzaigongnengruodewenti,wuxuzaijinxingdianluxitongshejigaidong。
怎樣有效避免Boost電路輸出電壓出現峰值
使用模擬器進行計算模擬,可以幫助工程師在設計階段有效避免成本、機械損失。在進行仿真測試時,boost電路輸出電壓出現峰值問題是比較常見的,通常與模型的自帶參數、電路設計缺陷、電壓輸出不穩定等問題有關。下麵我們將通過一個案例,為大家解讀怎樣才能夠有效的在模擬測試階段避免boost電路輸出電壓出現峰值問題。
案例情況
使用仿真模擬器進行boost線路模擬,在操作中的具體參數為:輸入電壓24-48V,輸出電壓380V,P_out為500W。
峰值情況如下圖所示:

圖1:在仿真模擬器上所出現的峰值
[page] 專家分析
依據波形和具體的參數進行分析後,可以判定造成峰值的主要原因是由於模型自帶的寄生參數導致的。
我們可以從數學角度定性分析一下。仿真的是固定Duty的Voltage Mode control Boost輸出對階躍輸入的響應,從輸入到輸出的傳函為:

其中,Q值計算的具體過程如下:

我們知道,小信號分析的前提條件是在電路處於穩態DC工作點,假設在變量穩態時加上幅值非常小的AC擾動信號。於是該問題就變成了典型的二階係統階躍響應分析,影響到輸出電壓的那個峰值大小及形狀的主要因素就是這個Q值。
而二階係統的階躍響應可估算為:

所謂的二階係統的階躍響應也就是模型自帶的寄生參數,包括電感、電容Esr,二極管、MOS導通電阻等。想要避免峰值的產生,可以加閉環控製,也可以選擇加軟啟動,相位裕度弄到70度以上就不會有過衝了,能夠有效的防止峰值產生。
小結:通(tong)過(guo)對(dui)該(gai)案(an)例(li)的(de)分(fen)析(xi)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),模(mo)型(xing)自(zi)帶(dai)參(can)數(shu)往(wang)往(wang)會(hui)在(zai)仿(fang)真(zhen)測(ce)試(shi)階(jie)段(duan)造(zao)成(cheng)峰(feng)值(zhi)。而(er)在(zai)實(shi)際(ji)設(she)計(ji)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)想(xiang)要(yao)避(bi)免(mian)峰(feng)值(zhi)出(chu)現(xian),工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)在(zai)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)時(shi)自(zi)主(zhu)設(she)定(ding)相(xiang)應(ying)的(de)參(can)數(shu)值(zhi),並(bing)圍(wei)繞(rao)電(dian)感(gan)、電容、MOS電阻等方麵進行多方麵的排查篩選,避免峰值產生。
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