在汽車電子各類控制器中,經(jīng)常會(huì)有BOOST升壓電路的設(shè)計(jì),以保證電壓掉到一定值后仍然能使部分功能運(yùn)行。
BOOST升壓電源是利用開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出的一種開(kāi)關(guān)電源。它以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)電子設(shè)備中,是不可缺少的一種電源架構(gòu)。
1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
以下為BOOST電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主要器件是MOS管、電感、二極管各一顆,電容若干。一般的小功率BOOST類型DCDC芯片L1和D1外置,大功率DCDC芯片MOS管外置。 使用PWM方式控制MOS管導(dǎo)通與關(guān)閉 。
2、MOS管導(dǎo)通(充電過(guò)程)
MOS管導(dǎo)通后,電流流向如下圖紅色箭頭指示, 電感開(kāi)始充電 ,轉(zhuǎn)換為磁能,此時(shí)二極管反向截止,輸出能量全部由C2電容提供,如下綠色箭頭。
開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間=占空比*開(kāi)關(guān)周期=D*T。
3、MOS管關(guān)閉(放電過(guò)程)
MOS管關(guān)閉后,電流流向如下圖綠色箭頭指示,電感釋放能量,這時(shí)候電感就像一個(gè)電池和Vin串聯(lián)為負(fù)載供電,同時(shí)為輸出電容C2充電。此時(shí)負(fù)載由輸出電容C2和二極管D1提供電能。D1一般選擇導(dǎo)通迅速、導(dǎo)通壓降小的肖特基二極管。
放電時(shí)間=(1-占空比)*開(kāi)關(guān)周期=(1-D)*T。此時(shí),Vin連同電感L1一起向負(fù)載放電,正負(fù)號(hào)不要搞混了(如上圖,兩者是疊加關(guān)系)。
4、升壓公式
根據(jù)電感的伏秒特性:在開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的兩個(gè)時(shí)間內(nèi),電感充電和放電是一樣的。即有:
也就是:
整理后,可以得到:
根據(jù)該式,我們可以清楚地知道,升壓倍數(shù)由PWM的占空比決定。當(dāng)D=0.5時(shí),輸出為輸入的2倍。
5、芯片應(yīng)用
以TI的LM3478(2.97V~40V 寬輸入范圍升壓)芯片為例,如下的應(yīng)用中,F(xiàn)B處電壓為1.26V,此時(shí):
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控制器
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升壓電路
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36983 -
MOS管
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Boost
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DCDC
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