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BOOST 升压电源原理,有仿真文件!

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摘要、

本文介绍了BOOST升压电源的基本原理、组成及仿真分析。BOOST电源通过控制开关管的导通和关断时间比率来维持稳定输出,具有小型、轻量和高效率的特点,广泛应用于各行业电子设备。其电路主要由控制IC、功率电感和开关管等组成,通过非同步BOOST拓扑实现电压提升。文章还通过仿真软件Multisim对BOOST电源进行仿真,验证了其输出电压与理论计算值接近。


正文


原文来自专业书籍:《硬件设计指南 从器件认知到手机基带设计》

BOOST升压电源是利用开关管导通和关断的时间比率,维持稳定输出的一种开关拓扑电源,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,是不可缺少的一种电源架构。

BOOST升压电路主要由控制IC、功率电感和开关管等基本元件组成,为了解原理,本书以非同步BOOST为介绍对象(同步BOOST使用开关管来代替二极管),图2-9 即为BOOST基本拓扑框图。


图2-9  BOOST电源拓扑

和BUCK电源类似,当开关S导通时,SW点通过导通的开关S接地,SW电压为0,Vi直接给电感L充电,此时电感两端电压是Vi,电流变化量是△Ion,充电电流路经见图中实线箭头,开关导通时间△ton=占空比*开关周期=D*T,根据公式2-1可列出公式2-12,整理后得到公式(2-13),F是开关频率,它是开关周期T的倒数。

当开关S断开时,L会通过二极管给负载放电;同时,Vi也会通过二极管给负载放电,放电时间△tof=(1-占空比)*开关周期=(1-D)*T,此时电感两端电压是Vo-Vi(注意:是Vo-Vi)、电流变化量是△Iof,可列出公式2-14和公式2-15。在开关导通和断开的两个时间内,电感充电和放电是一样的,△Iof=△Ion,有人称之为电感的伏秒特性。

3在开关导通和断开的两个时间内△Iof=△Ion,我们联立公式2-13与公式2-16可以得到BOOST电源的输出和输入关系,即公式2-17,整理后的到2-18,这就是BOOST的输入输出电压计算过程。从公式中可以看到,由于0

我们基于仿真软件Multisim对BOOST电源进行仿真,仿真原理图见图2-10 。开关频率是20kHz,占空比D是50%,Q1驱动信号是5Vpp的方波,偏置也是5V;电感选用680uH,输入电压Vi为10V,理论上输出电压应该是Vi/(1-D)=20V。从电压探针上我们可以看到,输出电压DC值是18.4V,接近理论计算的20V。


图2-10  BOOST电源仿真原理图


来源:工程师看海
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首次发布时间:2024-05-05
最近编辑:6月前
工程师看海
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