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Boost升壓電路原理

作者: 時(shí)間:2013-01-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

為保證電流連續(xù),電感電流應(yīng)滿足

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考慮到式(6)、式(7)和式(8),可得到滿足電流連續(xù)情況下的電感值為

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另外,由結(jié)構(gòu)可知,開關(guān)管電流峰值Is(max)=二極管電流峰值Id(max)=電感器電流峰值ILP,

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3 樣機(jī)電路設(shè)計(jì)

樣機(jī)的電路圖如圖2所示,是基于UC3842控制的升壓式DC/DC變換器。電路的技術(shù)指標(biāo)為:輸入Vi=18V,輸出Vo=40V、Io=2A,頻率f≈49 kHz,輸出紋波噪聲1%。

根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求,結(jié)合電路結(jié)構(gòu)的定性分析,對圖2的樣機(jī)電路設(shè)計(jì)與關(guān)鍵參數(shù)的選擇進(jìn)行具體的說明。

3.1 儲能電感L

根據(jù)輸入電壓和輸出電壓確定最大占空比。由式(4)得

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當(dāng)輸出最大負(fù)載時(shí)至少應(yīng)滿足電路工作在CCM模式下,即必須滿足式(9),

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同時(shí)考慮在10%額定負(fù)載以上電流連續(xù)的情況,實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以假設(shè)電路在額定輸出時(shí),電感紋波電流為平均電流的20%~30%,因增加△IL可以減小電感L,但為不增加輸出紋波電壓而須增大輸出電容C2,取30%為平衡點(diǎn),即

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L可選用電感量為140~200μH且通過5A以上電流不會飽和的電感器。電感的設(shè)計(jì)包括磁芯材料、尺寸、型號選擇及繞組匝數(shù)計(jì)算、線徑選用等。電路工作時(shí)重要的是避免電感飽和、溫升過高。磁芯和線徑的選擇對電感性能和溫升影響很大,材質(zhì)好的磁芯如環(huán)形鐵粉磁芯,承受峰值電流能力較強(qiáng),EMI低。而選用線徑大的導(dǎo)線繞制電感,能有效降低電感的溫升。

3.2 輸出電壓取樣電阻R1、R2

因UC3842的腳2為誤差放大器反向輸入端,芯片內(nèi)正向輸入端為基準(zhǔn)2.5v,可知輸出電壓Vo=2.5(1+R1/R2),根據(jù)輸出電壓可確定取樣電阻R1、R2的取值。

由于儲能電感的作用,在開關(guān)管開啟和關(guān)閉時(shí)會形成大的尖峰電流,在檢測電阻Rs上產(chǎn)生一個(gè)尖峰脈沖,為防止造成UC3842的誤動作,在Rs取樣點(diǎn)到UC3842的腳3間加入R、C濾波電路,R、C時(shí)間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時(shí)間。

3.3 開關(guān)管S

開關(guān)管的電流峰值由式(10)得

Iv(max)=ILP=5.11A

開關(guān)管的耐壓由式(11)得

Vds(off)=Vo+Vf=40+0.8=40.8V

按20%的余量,可選用6A/50V以上的開關(guān)管。為使溫升較低,應(yīng)選用Rds較小的MOS開關(guān)管,要考慮的是通態(tài)電阻Rds會隨PN結(jié)溫度T1的升高而增大。

圖4為實(shí)測開關(guān)管的開關(guān)電壓波形和電流瞬態(tài)波形圖。

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