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boost直流升壓電路原理分析
來源: 日期:2013-11-18 21:54:36 人氣:標(biāo)簽:
放電過程
如下圖所示,這是當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí)的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí),由于電感的電流保持特性,流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?,而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開,于是電感只能通過新電路放電,即電感開始給電容充電,電容兩端電壓升高,此時(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。
說起來升壓過程就是一個(gè)電感的能量傳遞過程。充電時(shí),電感吸收能量,放電時(shí)電感放出能量。
如果電容量足夠大,那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。
如果這個(gè)通斷的過程不斷重復(fù),就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。
一些補(bǔ)充1aa電壓低,反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開關(guān)管,整流管,及其他損耗(含電感上).
1.電感不能用磁體太小的(無法存應(yīng)有的能量),線徑太細(xì)的(脈沖電流大,會(huì)有線損大).
2、整流管大都用肖特基,大家一樣,無特色,在輸出3.3v時(shí),整流損耗約百分之十.
3、開關(guān)管,關(guān)鍵在這兒了,放大量要足夠進(jìn)飽和,導(dǎo)通壓降一定要小,是成功的關(guān)鍵.總共才一伏,管子上耗多了就沒電出來了,因些管壓降應(yīng)選 大電流時(shí)不超過0.2--0.3v,單只做不到就多只并聯(lián).......
4、 大電流有多大呢?我們簡單點(diǎn)就算1a吧,其實(shí)是不止的.由于效率低會(huì)超過1.5a,這是平均值,半周供電時(shí)為3a,實(shí)際電流波形為0至6a.所以咱建議要用兩只號(hào)稱5a實(shí)際3a的管子并起來才能勉強(qiáng)對(duì)付.
5、現(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子,所以咱建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨?
開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路,電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存;開關(guān)管關(guān)斷時(shí),電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負(fù)右正,此電壓疊加在電源正端,經(jīng)由二極管-負(fù)載形成回路,完成升壓功能。既然如此,提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個(gè)方面著手:1.盡可能降低開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)回路的阻抗,使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能;2.盡可能降低負(fù)載回路的阻抗,使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能,同時(shí)回路的損耗 低;3.盡可能降低控制電路的消耗,因?yàn)閷?duì)于轉(zhuǎn)換來說,控制電路的消耗某種意義上是浪費(fèi)掉的,不能轉(zhuǎn)化為負(fù)載上的能量。
具體計(jì)算
已知參數(shù):
輸入電壓:12v---vi
輸出電壓:18v---vo
輸出電流:1a---io
輸出紋波:36mv---vpp
工作頻率:100khz---f
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1:占空比
穩(wěn)定工作時(shí),每個(gè)開關(guān)周期,導(dǎo)通期間電感電流的增加等于關(guān)斷期間電感電流的減少,即vi*don/(f*l)=(vo+vd-vi)*(1-don)/(f*l),整理后有don=(vo+vd-vi)/(vo+vd),參數(shù)帶入,don=0.572
2:電感量
先求每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感初始電流等于輸出電流時(shí)的對(duì)應(yīng)電感的電感量其值為vi*(1-don)/(f*2*io),參數(shù)帶入,lx=38.5uh,deltai=vi*don/(l*f),參數(shù)帶入,deltai=1.1a當(dāng)電感的電感量小于此值lx時(shí),輸出紋波隨電感量的增加變化較明顯,當(dāng)電感的電感量大于此值lx時(shí),輸出紋波隨電感量的增加幾乎不再變小,由于增加電感量可以減小磁滯損耗,另外考慮輸入波動(dòng)等其他方面影響取l=60uh,deltai=vi*don/(l*f),參數(shù)帶入,deltai=0.72a,i1=io/(1-don)-(1/2)*deltai,i2=io/(1-don)+(1/2)*deltai,參數(shù)帶入,i1=1.2a,i2=1.92a
3:輸出電容:
此例中輸出電容選擇位陶瓷電容,故esr可以忽略c=io*don/(f*vpp),參數(shù)帶入,c=99.5uf,3個(gè)33uf/25v陶瓷電容并聯(lián)
4:磁環(huán)及線徑:
查找磁環(huán)手冊(cè)選擇對(duì)應(yīng)峰值電流i2=1.92a時(shí)磁環(huán)不飽和的適合磁環(huán)irms^2=(1/3)*(i1^2+i2^2-i1*i2),參數(shù)帶入,irms=1.6a按此電流有效值及工作頻率選擇線徑
其他參數(shù):
電感:l
占空比:don
初始電流:i1
峰值電流:i2
線圈電流:irms
輸出電容:c
電流的變化:deltai
整流管壓降:vd
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