boost升壓電路工作原理

boost升壓電路是一種開關直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高。
基本電路圖見圖一：

假定那個開關（三極管或者mos管）已經斷開了很長時間，所有的元件都處于理想狀態，電容電壓等于輸入電壓。
下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路
充電過程
在充電過程中，開關閉合（三極管導通），等效電路如圖二，開關（三極管）處用導線代替。這時，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。


放電過程
如圖，這是當開關斷開（三極管截止）時的等效電路。當開關斷開（三極管截止）時，由于電感的電流保持特性，流經電感的電流不會馬上變為0，而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時電壓已經高于輸入電壓了。升壓完畢。


說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時，電感吸收能量，放電時電感放出能量。
如果電容量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續的電流。
如果這個通斷的過程不斷重復，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。


一些補充1 AA電壓低,反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開關管,整流管,及其他損耗(含電感上).
1.電感不能用磁體太小的(無法存應有的能量),線徑太細的(脈沖電流大,會有線損大).
2 整流管大都用肖特基,大家一樣,無特色,在輸出3.3V時,整流損耗約百分之十.
3 開關管,關鍵在這兒了,放大量要足夠進飽和,導通壓降一定要小,是成功的關鍵.總共才一伏,管子上耗多了就沒電出來了,因些管壓降應選最大電流時不超過0.2--0.3V,單只做不到就多只并聯.......
4 最大電流有多大呢?我們簡單點就算1A吧,其實是不止的.由于效率低會超過1.5A,這是平均值,半周供電時為3A,實際電流波形為0至6A.所以咱建議要用兩只號稱5A實際3A的管子并起來才能勉強對付.
5 現成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子,所以咱建議用土電路就夠對付洋電路了.
以上是書本上沒有直說的知識,但與書本知識可對照印證.
開關管導通時，電源經由電感-開關管形成回路，電流在電感中轉化為磁能貯存；開關管關斷時，電感中的磁能轉化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正端，經由二極管-負載形成回路，完成升壓功能。既然如此，提高轉換效率就要從三個方面著手：1.盡可能降低開關管導通時回路的阻抗，使電能盡可能多的轉化為磁能；2.盡可能降低負載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉化為電能，同時回路的損耗最低；3.盡可能降低控制電路的消耗，因為對于轉換來說，控制電路的消耗某種意義上是浪費掉的，不能轉化為負載上的能量。
具體計算
已知參數：
輸入電壓：12V --- Vi
輸出電壓：18V ---Vo
輸出電流：1A --- Io
輸出紋波：36mV --- Vpp
工作頻率：100KHz --- f
?

1：占空比
穩定工作時，每個開關周期，導通期間電感電流的增加等于關斷期間電感電流的減少，即Vi*don/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-don)/(f*L),整理后有
don=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),參數帶入，don=0.572
2：電感量
先求每個開關周期內電感初始電流等于輸出電流時的對應電感的電感量
其值為Vi*(1-don)/(f*2*Io)，參數帶入，Lx=38.5uH,
deltaI=Vi*don/(L*f)，參數帶入，deltaI=1.1A
當電感的電感量小于此值Lx時，輸出紋波隨電感量的增加變化較明顯，
當電感的電感量大于此值Lx時，輸出紋波隨電感量的增加幾乎不再變小，由于增加電感量可以減小磁滯損耗，另外考慮輸入波動等其他方面影響取L=60uH，
deltaI=Vi*don/(L*f),參數帶入，deltaI=0.72A，
I1=Io/(1-don)-(1/2)*deltaI,I2= Io/(1-don)+(1/2)*deltaI，
參數帶入，I1=1.2A,I2=1.92A
3：輸出電容：
此例中輸出電容選擇位陶瓷電容，故 ESR可以忽略
C=Io*don/(f*Vpp),參數帶入，
C=99.5uF，3個33uF/25V陶瓷電容并聯
4：磁環及線徑：
查找磁環手冊選擇對應峰值電流I2=1.92A時磁環不飽和的適合磁環
Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2)，參數帶入，irms=1.6A
按此電流有效值及工作頻率選擇線徑
其他參數：
電感：L 占空比：don
初始電流：I1 峰值電流：I2 線圈電流：Irms
輸出電容：C 電流的變化：deltaI 整流管壓降：Vd