文章目录基础拓扑器件说明开关导通阶段T_on电感充电电感电流波形线性上升为什么参考峰值电流不用有效值如果选型的电感饱和电流太小会怎么样?Boost 所有设计逻辑根源就两个初中物理延伸的基础公式电感电压电流关系(UL\frac{di}{dt})、电容充放电关系(iC\frac{du}{dt})。顺着器件充放电的过程一步步推不用死记硬背纸上算出来的理想数值只能当起步参考真实元器件自带寄生损耗、板子走线有寄生电感设计一定要多留安全余量仿真、实物实测缺一不可。基础拓扑器件说明先认全 Boost 基础零件输入电源V_i、储能电感L、主控 MOS 开关、整流肖特基二极管、输入滤波电容C_i、输出滤波电容C_o、负载R_L目标抬升电压得到更高的输出V_o。器件分工1.C_i平滑输入电压波动削弱前端电源侧的纹波干扰2.L核心储能元件依靠电流不可突变特性完成能量吞吐升压3.MOS 管PWM 信号控制周期性通断切换电感充放电状态4. 肖特基二极管单向导通隔离开关导通阶段高压输出端、防止电容反向放电5.C_o稳压滤波开关导通时独立为负载供电、平缓输出电压纹波。## Boost 工作原理CCM 连续导通模式连续导通模式是工业最常用工况电感电流全程大于 0不会降到零断电输出电压稳定。开关会周期性通断分成充电、放电两个阶段循环运行。开关导通阶段T_on电感充电在开关导通的时候电感右端电位拉至 0二极管截止Vi对电感L进行充电电感两端电压是V_i。此时后端负载无法通过二极管取电负载电流完全由输出电容C_o放电维持。### 开关关断阶段T_off电感放电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驱动右侧二极管导通。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VoVd电感左端电压是电源输入Vi。这是升压boost电路 所以VoVdVi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VoVd减去左边电压Vi即VoVd-Vi电感电流波形线性上升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L两端的电压是恒定不变的就是Vi。UL*di/dt。电感两端电压UVi不变电感量L也是常数。所以呢di/dtU/L常数这不就是说电流随时间线性变化。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。当开关断开的时候电感两端的电压UVo-Vi-Vd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。开关导通电感电流线性增大。开关断开电感电流线性减小。为什么参考峰值电流不用有效值我们在电感选型的时候一定知道有个参数叫饱和电流吧。我们会要求电感的峰值电流不能超过电感的饱和电流。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。电感的饱和电流是指电感感量下降了标称值的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?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/dtU/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。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。简单画个图感受一下。好了根据前面的分析我们画出几个关键点处的电压和电流波形吧。
