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1、电流连续时 Boost 变换器设计公式Guojiyan,2013-3-9电流连续时 Boost 变换器设计公式 31. 原理图及曲线、波形31.1 原理图31.2 磁滞曲线和电流波形32. 变换器的效率43. 输入输出电压关系44. 输出电容选择55. 储能电感选择55.1 电感量选择55.2 电感峰值电流计算55.3 电感平均电流计算66. 功率开关管的选择66.1 功率开关管耐压选择66.2 功率开关管损耗选择66.3 功率开关管峰值电流选择67. 二极管的选择67.1 二极管耐压选择67.2 二极管功率选择67.3 二极管峰值电流选择6一电流连续时 Boost 变换器设计公式1.原理图及
2、曲线、波形1.1 原理图1.2 磁滞曲线和电流波形电感铁心磁滞曲线如下2.变换器的效率当V1管导通时，功率开关管饱和压降为IV,在截止期间，二极管VD1压降为IV,输入电流即电感电流在t期间流过开关管，在t期间流过VD1，这样内 onofVI一 (1)VI + I x 1 ooLP部损耗为：I X1，故效率为：耳二一PiIT(2)，由于I二丄Ltoff解释：在一个周期内输出电荷等于开关关断时电感电流输出电荷=丄V +_ J + 1 otoffP所以上式可改为：耳=f =Pi这只是考虑变换器功率开关管直流损耗的情况，当考虑功率开关管在开关转换期间电压电流重叠的交流开关损耗，以及二极管反向恢复损耗
3、时，可近似认为交流损耗与直流损耗相当，交流损耗也是IX1 ,这样效率近视为: LVIV耳 =o_o =o = in(4)VI +1 X2” , T V + 2o o LV + X 2inotoff此外还要考虑电感损耗和电容损耗。3. 输入输出电压关系 在电感电流连续时，由图 4 可知，开关导通时电感电流的增量等于开关关断V /(V - V时电感电流减量，即AI二in on = o f (5)LL变换得：V = Vo in由上式可知，t +1TT1亠ton f = V = V= V(6)其中：D = -on (7)t m t in T t in 1 DToffoffon当改变占空比D时，就能获得
4、所需的上升的电压值，由于占空比D总是小于1,所以输出电压V总是大于输入电压V。 oin4. 输出电容选择Boost电路达到稳态后，输出电压稳定在所设定的输出恒压值V上，只要 o选择适当的电容C，则输出纹波可做的足够小，当输出电压纹波为AU，直流输 o出电流为I时，由于管子导通期间全部负载都由C供电，因此电容C的选择取决 o于下式：C二%o由(6)式可求出 t 二(Vo Vin )T(9)，带入上式得 C 二o (Vo Vin ) (10) on VV AV foo o5. 储能电感选择5.1 电感量选择由公式(6)可知： t(V V )T(11)onAIT(12) ，根据公式(5)得：Vtin
5、 ondcAI(13)，将(11) (12)带入(13)VtVtAI4non5Idc瞌 f(14)dcin由(14)式知：当输入电压是输出电压的 1/2 时，计算出的电感量最大根据能量守恒知输入功率等于输出功率，即VIin dc二VI ，故有IdcVI(15)in将(15)带入(14)得，L二Vn匕T二巴2匕工2 (16)15I V f5V 21 fdc oo o5.2 电感峰值电流计算电感的峰值电流为：I = I +AI，将(12)式代入上式得：Lpk dc 2I = I +H = (1 + 5) ILpk dc 22 dc将(15)式代入上式得：I二(1 + -) (17)Lpk 2 叩i
6、n5.3 电感平均电流计算 根据式(15)计算得出6. 功率开关管的选择6.1 功率开关管耐压选择功率开关管V上承受的最大电压是V，考虑电感的反峰尖刺等因素，一般1o选取管子时，电压留0.6-1倍的余量，即：(0.6- 1)Vo6.2 功率开关管损耗选择功率开关管直流损耗：P二，假设开关损耗等于直流损耗，则z VTi功率开关管总损耗为：P = P + P =ces on (18)V1 z j VTi6.3 功率开关管峰值电流选择功率开关管峰值电流等于电感上的峰值电流，根据(17)式计算。7. 二极管的选择7.1 二极管耐压选择二极管VD上承受的电压是V ,电压留0.6-1倍的余量即(0.6- 1)V1oo7.2二极管功率选择在功率开关管截止期间，二极管VD导通，流过的电流为I，I的平均值1L LV I t为I，则二极管的功率为：P = VD1/c of (19)dcVD1 zT2V V I t考虑反向恢复损耗，并将(15)代入(19)得：P =VD1 o o of (20)VD1z耳 V Tin其中V 为二极管正向导通压降。VD17.3二极管峰值电流选择 二极管峰值电流等于电感上的峰值电流，根据(17)式计算。
