從充放電兩方面講解Boost電路的基本原理

Boost電路是一種開關(guān)直流升壓電路，它能夠使輸出電壓高于輸入電壓。在電子電路設(shè)計當中算是一種較為常見的電路設(shè)計方式。本篇文章針對新手，將為大家介紹Boost升壓電路的工作原理。

首先我們需要知道：

電容阻礙電壓變化，通高頻，阻低頻，通交流，阻直流;

電感阻礙電流變化，通低頻，阻高頻，通直流，阻交流;

假定那個開關(guān)(三極管或者MOS管)已經(jīng)斷開了很長時間，所有的元件都處于理想狀態(tài)，電容電壓等于輸入電壓。

下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。

充電過程

在充電過程中，開關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通)，等效電路如圖2，開關(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替。這時，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

放電過程

如圖3這是當開關(guān)斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關(guān)斷開(三極管截止)時，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。

說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時，電感吸收能量，放電時電感放出能量。如果電容量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續(xù)的電流。如果這個通斷的過程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

boost電路升壓過程

下面是一些補充。

AA電壓低，反激升壓電路制約功率和效率的瓶頸在開關(guān)管，整流管，及其他損耗(含電感上)。

電感不能用磁體太小的(無法存應(yīng)有的能量)，線徑太細的(脈沖電流大，會有線損大)。

整流管大都用肖特基，大家一樣，無特色，在輸出3.3V時，整流損耗約百分之十。

開關(guān)管，關(guān)鍵在這兒了，放大量要足夠進飽和，導(dǎo)通壓降一定要小，是成功的關(guān)鍵?？偣膊乓环茏由虾亩嗔司蜎]電出來了，因些管壓降應(yīng)選最大電流時不超過0.2--0.3V，單只做不到就多只并聯(lián)。

最大電流有多大呢?簡單點就算1A吧，其實不止。由于效率低會超過1.5A，這是平均值，半周供電時為3A，實際電流波形為0至6A。所以建議要用兩只號稱5A實際3A的管子并起來才能勉強對付。

現(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子，所以建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨恕?/p>

這些補充內(nèi)容是教科書本上沒有的知識，但是能夠與教科書本上的內(nèi)容進行對照并印證。

開關(guān)管導(dǎo)通時，電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存;開關(guān)管關(guān)斷時，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正端，經(jīng)由二極管-負載形成回路，完成升壓功能。既然如此，提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個方面著手：盡可能降低開關(guān)管導(dǎo)通時回路的阻抗，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能;盡可能降低負載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能，同時回路的損耗最低;盡可能降低控制電路的消耗，因為對于轉(zhuǎn)換來說，控制電路的消耗某種意義上是浪費掉的，不能轉(zhuǎn)化為負載上的能量。

本篇文章從充放電兩個方面來對Boost電路的原理進行了講解。并在最后補充了一些書本上沒有的知識，整體屬于較為新手向的文章，希望大家在閱讀過本篇文章之后，能對Boost電路的基本原理有進一步了解。