BOOST电路的拓扑结构和工作原理

在汽车电子各类控制器中,经常会有boost升压电路的设计,以保证电压掉到一定值后仍然能使部分功能运行。
boost升压电源是利用开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出的一种开关电源。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备中,是不可缺少的一种电源架构。
1、拓扑结构
以下为boost电路拓扑结构,主要器件是mos管、电感、二极管各一颗,电容若干。一般的小功率boost类型dcdc芯片l1和d1外置,大功率dcdc芯片mos管外置。 使用pwm方式控制mos管导通与关闭 。
2、mos管导通(充电过程)
mos管导通后,电流流向如下图红色箭头指示, 电感开始充电 ,转换为磁能,此时二极管反向截止,输出能量全部由c2电容提供,如下绿色箭头。
开关导通时间=占空比*开关周期=d*t。
3、mos管关闭(放电过程)
mos管关闭后,电流流向如下图绿色箭头指示,电感释放能量,这时候电感就像一个电池和vin串联为负载供电,同时为输出电容c2充电。此时负载由输出电容c2和二极管d1提供电能。d1一般选择导通迅速、导通压降小的肖特基二极管。
放电时间=(1-占空比)*开关周期=(1-d)*t。此时,vin连同电感l1一起向负载放电,正负号不要搞混了(如上图,两者是叠加关系)。
4、升压公式
根据电感的伏秒特性:在开关闭合和断开的两个时间内,电感充电和放电是一样的。即有:
也就是:
整理后,可以得到:
根据该式,我们可以清楚地知道,升压倍数由pwm的占空比决定。当d=0.5时,输出为输入的2倍。
5、芯片应用
以ti的lm3478(2.97v~40v 宽输入范围升压)芯片为例,如下的应用中,fb处电压为1.26v,此时:

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