BOOST 电路与原理分析

出处:网络整理 发布于:2026-06-03 16:34:31 | 75 次阅读

  BOOST 电路作为 DC - DC 电路中的一种重要升压电路,在电子领域有着广泛的应用。市面上部分 DC - DC 芯片内部也采用 BOOST 电路,并通过开关频率进行控制。DC - DC 电路有多种拓扑结构,主要包括 BUCK(降压)、BOOST(升压)、BUCK - BOOST(升降压)这三大基本拓扑结构,本文将着重对 BOOST 电路展开详细讲解。
  斩波器的工作方式主要有两种。一种是 PWM 波 “定频调宽”,也就是脉宽调制方式,其特点是开关周期 Ts 保持不变,通过改变占空比来控制电路,这种方式较为通用;另一种是 PFM 波 “定宽调频”,即频率调制方式,它是保持脉冲宽度不变,改变开关周期 Ts,但这种方式容易产生干扰。通过这两种方式能够有效地控制电路开关管的导通与关断。
  BOOST 变换器,又称升压式变换器,是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。其开关管 Q 采用 PWM 控制方式,不过最大占空比 D 必须小于 1,不允许在 D = 1 的状态下工作。电感 L1 位于输入侧,被称为升压电感。BOOST 变换器存在 CCM(连续导电模式)和 DCM(不连续导电模式)两种工作方式,下面以最简单的 BOOST 升压电路为例进行分析。
  当很长时间没有对开关管进行控制,且所有元器件都处于理想状态时,输出电压 Uo 等于输入电压 Ui。当开关管 Q3 导通时,由于电感电流不能突变,电感中的电流会随时间线性增加,此时电感将电能转换为磁能存储起来,同时二极管阻止电容放电,此时电感两端电压为 Ui 。
    当开关管 Q3 截止时,因为之前电感 L1 已经被充电,有电流流过且方向向右,由于电感两端电流不能突变,会感应出电压使右侧的二极管导通。由于输出电压 Uo 恒定,二极管导通压降为 Vd,所以电感右端电压为 Uo + Ud,左端电压是电源输入 Ui。在升压 BOOST 电路中,Uo + Ud > Ui,此时电感放电,为负载供电并给输出滤波电容充电。电感两端的电压为右边电压 Uo + Ud 减去左边电压 Ui,即 Uo + Ud - Ui ,电感的电流开始慢慢减少。由于自感的作用阻碍电流的减小,电感两端呈现左负右正的电压分布,所以输出端的电压 Uo = Ui + UL1,输出电压大于输入电压,从而实现了升压功能。
   在 BOOST 电路中,还涉及到伏秒平衡与元器件特性的相关知识。伏秒积是指电感两端的电压 V 和时间 T 的乘积。伏秒平衡原理指出,在稳态工作的开关电源中,电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。在开关电源稳定的状态下,电感的充放电处于稳定状态,开关管导通期间流入电感的电流等于开关管关闭期间流过电感的电流。根据电感的电压公式,可以进一步推导出伏秒平衡的关系。
   此外,电容和电感具有不同的特性。电容能够阻碍电压变化,具有通高频、阻低频,通交流、阻直流的特点;电感则阻碍电流变化,表现为通低频、阻高频,通直流、阻交流。了解这些特性对于 BOOST 电路的设计和应用具有重要意义。
 
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