開關電源Boost電路原理分析

1 、Boost電路原理

開關電源Boost電路是一種升壓型DC-DC轉換電路，其輸出電壓高于輸入電壓。

Boost電路拓撲圖如下圖所示，該電路由開關管Q、電感L、輸出濾波電容C、二極管D和負載R組成。其中開關管通常由PWM波驅動導通和關閉，控制電感儲能、釋放能量，進而實現升壓。

Boost電路拓撲結構圖

開關管Q導通時，導通電阻RdsON很小，相當于短路，此時，二極管左側短路到地，右側電容電壓不能突變，因此二極管處于處于截止狀態。輸入電源Vin給電感L充電，電感儲能，因為電感兩端電流不能突變（變大），電感會產生反向電動勢阻止電流變大，電感L兩端電壓極性左正右負，電感兩端電壓UL = Vin，等效電路如下圖所示。注意此時由電容C給負載供電，隨著時間增加，電容C不斷放電，其兩端電壓（即輸出電壓）逐漸減小。

Boost電路開關管Q導通時等效電路圖

開關管Q截止時，相當于斷路，二極管導通，等效電路如下圖所示。電感電流不能突變（變?。?，電感會產生反向電動勢阻止電流變小，電感兩端電壓極性左負右正，電感兩端電壓UL =Vout-Vin，此時電感處于放電狀態?？梢岳斫鉃殡姼邢喈斢谝还濍姵?，和Vin（另一節電池）串聯，一起給負載供電，同時給電容C充電，因此輸出電壓高于輸入電壓。

Boost電路開光管Q截止時等效電路圖

下面對流過電感電流、電感兩端電壓以及輸出電壓進行分析。MOS管開關周期為Ts，導通時間為Ton,閉合時間為Toff，占空比D=Ton/Ts。

根據電感伏秒平衡定律，即ULTon=ULToff。

對于Boost電路而言，ULTon = VinTon,UL Toff=(Vout-Vin) （Ts-Ton）

即Vin Ton = (Vout-Vin) （Ts-Ton）,通過公式推導，

占空比D = (Vout-Vin)/Vout。

對參數有了理解后，對開關管導通關閉時電感電流、電感電壓輸出電壓進行分析，如圖所示。

由上圖可知，在開關管導通時，即Ton期間，電感電流不斷增大，電感兩端電壓為Vin,Ton期間由輸出電容放電為負載供電，電容兩端電壓不斷減小即輸出電壓Vout不斷減小，當輸出電壓小于設計值一定程度時，開關管關閉。開關管關閉后，Toff期間流過電感電流減小，電感兩端電壓為Vin-Vout,Toff期間Vin和電感一起為負載供電，輸出電壓不斷增大，當高于設計值一定程度時，開關管再次導通，不斷重復開關管導通關閉，來控制電感儲能和釋放能量，實現升壓。

2、同步類型BOOST電路

上述電路拓撲為異步Boost電路，但是二極管導通壓降較大，功耗相對較高，對于有高效率需求的應用就不具有優勢了，因此通會選擇同步Boost芯片，同步Boost升壓電路拓撲將二極管更換為MOS管，同步Boost電路圖示意如下。