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Boost升压电路原理

作者:时间:2013-01-22来源:网络收藏

为保证电流连续,电感电流应满足

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考虑到式(6)、式(7)和式(8),可得到满足电流连续情况下的电感值为

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另外,由结构可知,开关管电流峰值Is(max)=二极管电流峰值Id(max)=电感器电流峰值ILP,

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3 样机电路设计

样机的电路图如图2所示,是基于UC3842控制的升压式DC/DC变换器。电路的技术指标为:输入Vi=18V,输出Vo=40V、Io=2A,频率f≈49 kHz,输出纹波噪声1%。

根据技术指标要求,结合电路结构的定性分析,对图2的样机电路设计与关键参数的选择进行具体的说明。

3.1 储能电感L

根据输入电压和输出电压确定最大占空比。由式(4)得

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当输出最大负载时至少应满足电路工作在CCM模式下,即必须满足式(9),

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同时考虑在10%额定负载以上电流连续的情况,实际设计时可以假设电路在额定输出时,电感纹波电流为平均电流的20%~30%,因增加△IL可以减小电感L,但为不增加输出纹波电压而须增大输出电容C2,取30%为平衡点,即

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L可选用电感量为140~200μH且通过5A以上电流不会饱和的电感器。电感的设计包括磁芯材料、尺寸、型号选择及绕组匝数计算、线径选用等。电路工作时重要的是避免电感饱和、温升过高。磁芯和线径的选择对电感性能和温升影响很大,材质好的磁芯如环形铁粉磁芯,承受峰值电流能力较强,EMI低。而选用线径大的导线绕制电感,能有效降低电感的温升。

3.2 输出电压取样电阻R1、R2

因UC3842的脚2为误差放大器反向输入端,芯片内正向输入端为基准2.5v,可知输出电压Vo=2.5(1+R1/R2),根据输出电压可确定取样电阻R1、R2的取值。

由于储能电感的作用,在开关管开启和关闭时会形成大的尖峰电流,在检测电阻Rs上产生一个尖峰脉冲,为防止造成UC3842的误动作,在Rs取样点到UC3842的脚3间加入R、C滤波电路,R、C时间常数约等于电流尖峰的持续时间。

3.3 开关管S

开关管的电流峰值由式(10)得

Iv(max)=ILP=5.11A

开关管的耐压由式(11)得

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

按20%的余量,可选用6A/50V以上的开关管。为使温升较低,应选用Rds较小的MOS开关管,要考虑的是通态电阻Rds会随PN结温度T1的升高而增大。

图4为实测开关管的开关电压波形和电流瞬态波形图。

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关键词: Boost 升压电路

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