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boost电路原理分析与降压电路原理

2017-07-05

类别：行业趋势

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拍明

Boost电路是1种开关直流升压电路，它能够使输出电压高于输入电压。在电子电路设计当中算是1种较为常见的电路设计方式。本篇文章针对新手，将为大家介绍Boost升压电路的工作原理。

首先我们需知道：

电容阻碍电压变化，通高频，阻低频，通交流，阻直流;

电感阻碍电流变化，通低频，阻高频，通直流，阻交流;

boost电路原理分析_boost电路

假定那个开关(三极管或者MOS管)已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。

下面要分充电和放电2个部分来说明这个电路。

充电过程

boost电路原理分析_boost电路

在充电过程中，开关闭合(三极管导通)，等效电路如图2，开关(三极管)处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程

boost电路原理分析_boost电路

如图3这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。当开关断开(三极管截止)时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。

说起来升压过程就是1个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端即可在放电过程中保持1个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，即可在电容两端得到高于输入电压的电压。

boost电路升压过程

boost电路原理分析_boost电路

下面是一些补充。

AA电压低，反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管，整流管，及其他损耗(含电感上)。

电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量)，线径太细的(脉冲电流大，会有线损大)。

整流管大都用肖特基，大家一样，无特色，在输出3.3V时，整流损耗约百分之十。

开关管，关键在这儿了，放大量要足够进饱和，导通压降一定要小，是成功的关键。总共才一伏，管子上耗多了就没电出来了，因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V，单只做不到就多只并联。

最大电流有多大呢?简单点就算1A吧，其实不止。由于效率低会超过1.5A，这是平均值，半周供电时为3A，实际电流波形为0至6A。所以建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付。

现成的芯片都没有集成上(]述那么大电流的管子，所以建议用土电路就够对付洋电路了。

这些补充内容是教科书本上没有的知识，但是能够与教科书本上的内容进行对照并印证。

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左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从3个方面着手：尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能;尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低;尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。

本篇文章从充放电2个方面来对Boost电路的原理进行了讲解。并在最后补充了一些书本上没有的知识，整体属于较为新手向的文章，希望大家在阅读过本篇文章之后，能对Boost电路的基本原理有进1步了解。

篇一： buck降压电路原理

一、BUCK电路基本结构

buck降压电路原理 buck降压电路

开关导通时等效电路开关关断时等效电路

二、等效的电路模型及基本规律

(1)从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过;电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。

(2)电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有：buck降压电路原理 buck降压电路电容上电压宏观上可以看作恒定。

电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。

(3)一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变;反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。

这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。

(4)开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能;而当开关S置于2位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于

电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：buck降压电路原理 buck降压电路此增量将产生一个平均感应电势：buck降压电路原理 buck降压电路此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零;一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量(磁链平均增量)为零的现象称为：电感伏秒平衡。这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。

三、电感电流连续工作模式(CCM)下稳态工作过程分析

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篇二：经验分享：只需4步搞定BUCK电路降压储能没问题

本篇文章较有针对性的对BUCK电路中降压储能电感的计算方法进行了分步讲解，通过对实例的4步计算帮助大家进行理解，并对纹波电流的问题进行了补充说明，希望大家在阅读过本篇文章之后能够有所收获。熟悉电子电路设计的朋友肯定都对BUCK电路非常熟悉。在BUCK电路当中电感的位置非常重要，是不可或缺的。因此对BUCK电感的计算也衍生出了很多的问题。本文在举例的基础上，通过简单的4步计算来对BUCK电路中降压储能电感计算方法进行了演示，希望能对大家有所帮助。

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buck电路经验分享：只需4步搞定BUCK电路降压储能没问题

图1如图1所示，输入20-24VDC，输出12V1.8A，频率Fs=250KHZ，下面根据给出的条件来计算储能电感值。第一步：电感最大峰值压降VL=Vinmax-Vo=24V-12V=12V第二步：压比Vd=Vo/Vinmax=12V/24V=0.5第三步、纹波电流^I=Io*0.3=1.8A*0.3=0.54A第四部、储能电感值Lmin=VL*Vd/(^I*Fs*1000);Lmin=[12V*0.5/(0.54A*250KHZ*1000)]*1000000Lmin=44.4uH(取标称值47uH)通过上面简单的几步，就可以完成对降压储能电感的计算。从第三步中可以看出纹波电流是输出电流的0.3倍。这是因为电感电流纹波系数为0.1~0.3，纹波系数越小，对滤波电容要求越低，同时磁滞损耗也越小。一般不能随便采用大体积的电感器，在电流纹波系数0.1~0.3的情况下，电感峰值电流仅为输出直流电流的1.1~1.3倍，饱合电流达到额定输出电流的1.5倍。