Boost 电路，作为一种经典的开关直流升压电路，在电子电路设计领域占据着重要地位，它能够实现输出电压高于输入电压的功能，是电子工程师们常用的电路设计方式之一。本文将为大家详细介绍 Boost 电路的基本原理以及电路参数设计。
　　在深入了解 Boost 电路之前，我们有必要先掌握电容和电感的基本特性。电容具有阻碍电压变化的特性，它对于高频信号具有良好的导通性，而对低频信号则起到阻碍作用；在交流和直流信号方面，电容能够让交流信号通过，却阻止直流信号。电感的特性与电容相反，它主要阻碍电流的变化，通低频、阻高频，通直流、阻交流。
　　假定开关（三极管或者 MOS 管）已经断开了很长时间，所有元件都处于理想状态，此时电容电压等于输入电压。下面我们分充电和放电两个部分来详细说明这个电路的工作过程。
　　充电过程
　　在充电过程中，开关闭合（三极管导通），此时等效电路中开关（三极管）处用导线代替。输入电压开始流过电感，同时二极管起到防止电容对地放电的作用。由于输入是直流电，电感上的电流会以一定的比率线性增加，这个比率与电感的大小密切相关。随着电感电流的增加，电感中储存了一定的能量。
　　放电过程
　　　当开关断开（三极管截止）时，由于电感具有电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为 0，而是缓慢地从充电完毕时的值逐渐变为 0。此时原来的电路已经断开，电感只能通过新的电路进行放电，即电感开始给电容充电，电容两端的电压随之升高，当电压高于输入电压时，升压过程完成。
　　实际上，Boost 电路的升压过程本质上就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量；放电时，电感释放能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。通过不断重复这个通断过程，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。
　　下面为大家补充一些关于 Boost 电路的重要知识。反激升压电路制约功率和效率的瓶颈主要集中在开关管、整流管以及其他损耗（包括电感上的损耗）。电感的选择至关重要，不能使用磁体太小的电感，因为这样无法储存应有的能量；也不能使用线径太细的电感，否则在脉冲电流较大时会产生较大的线损。整流管大多采用肖特基二极管，在输出 3.3V 时，整流损耗约为百分之十。开关管是整个电路的关键所在，其放大量要足够进入饱和状态，导通压降一定要小，这是电路成功的关键因素。由于总电压才一伏，如果管子上的损耗过多，就会导致输出电量减少，因此管压降应选择在最大电流时不超过 0.2 - 0.3V，若单只管子无法满足要求，就需要多只并联使用。一般来说，最大电流简单估算为 1A，但实际上由于效率较低，电流会超过 1.5A（这是平均值），半周供电时为 3A，实际电流波形在 0 至 6A 之间。所以建议使用两只号称 5A 实际 3A 的管子并起来才能勉强满足需求。目前现成的芯片都没有集成如此大电流的管子，因此使用土电路就足以应对洋电路的需求。这些补充内容虽然在教科书中较少提及，但能够与教科书中的内容相互对照并印证。
　　开关管导通时，电源经由电感 - 开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能，在电感端呈现左负右正的电压，此电压叠加在电源正端，经由二极管 - 负载形成回路，从而完成升压功能。为了提高转换效率，我们可以从三个方面着手：一是尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多地转化为磁能；二是尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多地转化为电能，同时降低回路的损耗；三是尽可能降低控制电路的消耗，因为对于能量转换来说，控制电路的消耗在某种意义上是一种浪费，无法转化为负载上的能量。
　　Boost 电路参数的设计
　　对于 Boost 电路，电感电流连续模式与电感电流非连续模式存在很大的差异。在非连续模式下，输出电压与输入电压、电感、负载电阻、占空比以及开关频率都有关系；而在连续模式下，输出电压的大小仅取决于输入电压和占空比。
　　输出滤波电容的选择
　　在开关电源中，输出电容的主要作用是存储能量，维持一个恒定的电压。对于 Boost 电路而言，电容的选择主要是为了控制输出的纹波在指标规定的范围内。电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小，而电容的阻抗由等效串联电感 (ESL)、等效串联电阻 (ESR) 和电容值 (C) 三部分组成。在电感电流连续模式中，电容的大小取决于输出电流、开关频率和期望的输出纹波。当 MOSFET 开通时，输出滤波电容需要提供整个负载电流。
　　电感
　　在开关电源中，电感的作用是存储能量，同时维持一个恒定的电流，或者说限制电感中电流的变化。在 Boost 电路中，选择合适的电感量通常是为了限制流过它的纹波电流。电感的纹波电流正比于输入电压和 MOSFET 开通时间，反比于电感量。电感量的大小决定了连续模式和非连续模式的工作点。除了电感的感量外，选择电感时还应注意它的最大直流或者峰值电流，以及最大的工作频率。如果电感电流超过了其额定电流或者工作频率超过了其最大工作频率，都会导致电感饱和及过热，影响电路的正常工作。
　　MOSFET
　　在小功率的 DC/DC 变化中，PowerMOSFET 是最常用的功率开关。它具有成本比较低、工作频率比较高的优点。在设计中选取 MOSFET 时，主要考虑它的导通损耗和开关损耗。要求 MOSFET 要有足够低的导通电阻 RDS (ON) 和比较低的栅极电荷 Qg，以确保电路的高效运行。