boost升压电路

boost升压电路

开关直流升压电路
theboostconverter,或者叫step-upconverter,是一种开关直流升压电路,它可以是输出电压比输入电压高。在充电过程中,开关闭合(三极管导通),开关(三极管)处用导线代替。这时,输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加,电感里储存了一些能量。Boost电路是一种开关直流升压电路,它能够使输出电压高于输入电压。在电子电路设计当中算是一种较为常见的电路设计方式。[1]
    中文名:升压斩波电路 外文名:Boost Chopper 别名:Boost 变换器 别名外文名:Boost Converter

电路图

假定那个开关(三极管或者mos管)已经断开了很长时间,所有的元件都处于理想状态,电容电压等于输入电压。

分析升压斩波电路工作原理时,首先假设电路中电感L值很大,电容C值也很大。当可控开关V处于通态时,电源E向电感L充电,充电电流基本恒定为I,同时电容C上的电压向负载供电。因为C值很大,基本能保持输出电压u为恒值,记为U。设V处于通态的时间为t,当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载提供能量。设V处于关断的时间为t,则在此期间电感L释放的能量为(U-E)It。当电路工作于稳态时,一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等。

下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路

充放电

在充电过程中,开关闭合(三极管导通),等效电路如图二,开关(

三极管)处用导线代替。这时,输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加,电感里储存了一些能量。

放电过程如图三,这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。当开关断开(三极管截止)时,由于电感的电流保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开,于是电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时,电感吸收能量,放电时电感放出能量。

如果电容量足够大,那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复。就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

一些补充

AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上).

1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大).

2整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.

3开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联.......

4最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付.

5现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以咱建议用土电路就够对付洋电路了.

以上是书本上没有直说的知识,但与书本知识可对照印证.

开关管导通时,电源经由电感-开关管形成回路,电流在电感中转化为磁能贮存;开关管关断时,电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正,此电压叠加在电源正端,经由二极管-负载形成回路,完成升压功能。既然如此,提高转换效率就要从三个方面着手:1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗,使电能尽可能多的转化为磁能;2.尽可能降低负载回路的阻抗,使磁能尽可能多的转化为电能,同时回路的损耗最低;3.尽可能降低控制电路的消耗,因为对于转换来说,控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的,不能转化为负载上的能量。

在高级PC用CPU上自带的升压电路

这是一种集合在高级PC用CPU上的超频升压电路,在核心满载时,系统会自动提高频率,但是会增大用电量,较小的电压无法驱动,所以升压电路自动调整芯片组总线给予CPU的核心电压,以增强稳定性。这种电路一般在高等级的CPU上使用,代表作是inteli系列的睿频加速系统(TurboBoost)

应用促使螺线管可靠工作

螺线管在通电时的耗电要远高于维持电枢吸合所需要的电流。此外,由于线圈要消耗能量,螺线管的温度会上升,增加了其直流电阻,因此,所施加的电压也必须提高,才能确保可靠的吸合。本设计实例在接通螺线管时没有采用提高电源电压和电流量的方法,而是给出了一种基于瞬时升压的新颖变通方法。

升压电路从螺线管现有的电源上取电。当螺线管接通时,升压电路激活,将一只电容充电至两倍电源电压。电容充电后(大约470ms),被连接到螺线管上。充电后的电容提供了更多的能量,增加了使螺线管工作的额定电源。电路可在低电源电压和高温条件下使螺线管可靠地工作。螺线管接通后,升压电路就保持在等待模式。

图1中的电路设计用于驱动一只额定直流电压为12V,额定电流为0.8A的螺线管。用于螺线管工作的12V电源亦为升压电路供电。在已加电但控制信号升高(即开关S1打开)以前,IC1的输出Q(第一单稳触发器,第6脚)为低。它使555定时器IC2保持为禁用状态。注意第6脚亦接回第4脚,构成一个不可重复触发的单稳触发器。第二个单稳触发器的Q输出此时也为低。

开关S1闭合使晶体管Q1导通,将螺线管线圈的低端拉至地,第一个单稳触发器的触发输入端(IC1,第5脚)被施加了一个下降的逻辑信号。IC1的Q输出端升高470ms,使能IC2。IC2在其输出端(第3脚)产生一个方波,C8通过倍压元件(C7、D5和D4)而充电至约24V直流。

当第一个单稳触发器超时,Q(第7脚)变为高以后,它通过第12脚输入触发第二个单稳触发器。这个触发器(亦接成非重复触发式)在其Q输出端(第10脚)产生一个约100ms的上升脉冲。这个脉冲使Q3和Q2导通,从而在螺线管线圈的高端加上24V直流。随着C8的放电,24V逐渐降低为12V直流,即螺线管的稳态电压,D3为螺线管提供稳态电压。图2给出了电压波形。

要关闭螺线管时,断开S1去掉控制信号。这个动作使晶体管Q1关断,但不影响单稳电路。

如果应用中有多只螺线管要顺序动作,这个电路略做修改就可以使用。另外,电路也很容易修改为适合于非12V直流螺线管工作电压的情况。

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