Il circuito boost è un circuito boost DC a commutazione, che può rendere la tensione di uscita superiore alla tensione di ingresso. È un metodo di progettazione di circuiti comune nella progettazione di circuiti elettronici. Questo articolo introdurrà il principio di base del boost e la progettazione dei parametri del circuito.
Per prima cosa dobbiamo sapere:
I condensatori bloccano la variazione di tensione, passano l'alta frequenza, bloccano la bassa frequenza, passano la corrente alternata, bloccano la corrente continua.;
L'induttore blocca il cambiamento di corrente, lascia passare la bassa frequenza, blocca l'alta frequenza, lascia passare la corrente continua, blocca la corrente alternata.；
figura 1 diagramma schematico del circuito di boost dell'interruttore boost
Supponendo che l'interruttore (triodo o tubo MOS) sia rimasto spento per molto tempo, tutti i componenti sono in uno stato ideale e la tensione del condensatore è uguale alla tensione di ingresso.Questo circuito verrà spiegato in due parti: carica e scarica.
Durante la carica, l'interruttore è chiuso (il triodo è acceso) e il circuito equivalente è mostrato nella Figura 2. L'interruttore (triodo) è sostituito da un filo. In questo momento, la tensione in ingresso scorre attraverso l'induttore. Impedire che il condensatore del diodo si scarichi a terra. Poiché l'ingresso è corrente continua, la corrente sull'induttore aumenta linearmente secondo un determinato rapporto, correlato all'induttanza. All'aumentare della corrente dell'induttore, una parte dell'energia viene immagazzinata nell'induttore.
Come mostrato in figura, questo è il circuito equivalente quando l'interruttore è spento (triodo spento). Quando l'interruttore è spento (il triodo è spento), la corrente che scorre attraverso l'induttore non diventerà immediatamente 0, ma cambierà lentamente dal valore alla fine della carica a 0, a causa delle caratteristiche di mantenimento della corrente dell'induttore . Il circuito originale è stato disconnesso, quindi l'induttore può essere scaricato solo attraverso il nuovo circuito, ovvero l'induttore inizia a caricare il condensatore e la tensione ai capi del condensatore aumenta. A questo punto, la tensione è già superiore alla tensione di ingresso e il boost è terminato.A proposito, il processo di potenziamento è un processo di trasferimento di energia di un induttore. Durante la carica, l'induttore assorbe energia e durante la scarica, l'induttore rilascia energia. Se la capacità è sufficientemente grande, è possibile mantenere una corrente continua sul terminale di uscita durante la scarica. Se questo processo on-off viene ripetuto, ai capi del condensatore si può ottenere una tensione superiore alla tensione di ingresso.
boostProcesso di potenziamento del circuito
Ecco alcuni integratori.：Con una bassa tensione AA, il collo di bottiglia della potenza e dell'efficienza del circuito di boost flyback risiede nel tubo di commutazione, nel tubo raddrizzatore e in altre perdite (inclusa l'induttanza).Non è possibile utilizzare induttori con magneti troppo piccoli (incapaci di immagazzinare energia adeguata) e diametro del filo troppo sottile (un'elevata corrente impulsiva comporterà una grande perdita di filo).La maggior parte dei raddrizzatori utilizza Schottky, che è uguale a tutti gli altri. Quando la tensione di uscita è 3.3 V, la perdita del raddrizzatore è di circa il 10%.Interruttore, la chiave è qui, mettere una grande quantità di abbastanza in saturazione, la caduta di tensione di conduzione deve essere piccola, è la chiave del successo. C'è solo un volt in totale e se i tubi vengono consumati troppo non uscirà elettricità. Poiché la caduta di tensione di alcuni tubi non deve superare 0.2-0.3 V quando viene selezionata la corrente massima, se un solo tubo non può farlo, molti tubi verranno collegati in parallelo.Qual è la corrente massima? Chiamiamolo 1A per semplicità, ma è molto più di questo. A causa della bassa efficienza, supererà 1.5 A, che è il valore medio. È 3 A durante l'alimentazione a metà ciclo e la forma d'onda della corrente effettiva è compresa tra 0 e 6 A. Pertanto, si suggerisce di combinare insieme due tubi chiamati 5A e 3A per farcela a malapena.Nessuno dei chip già pronti è integrato con i tubi ad alta corrente sopra menzionati, quindi si suggerisce che il circuito di terra sia sufficiente per gestire il circuito estraneo.Questi contenuti supplementari sono conoscenze che non sono disponibili nel libro di testo, ma possono essere confrontate e verificate con i contenuti del libro di testo.Quando l'interruttore è acceso, l'alimentatore forma un anello attraverso il tubo dell'induttore-interruttore e la corrente viene convertita in accumulo di energia magnetica nell'induttore; Quando l'interruttore viene spento, l'energia magnetica nell'induttore viene convertita in energia elettrica, che si trova a sinistra negativa e a destra positiva all'estremità dell'induttore. Questa tensione si sovrappone al polo positivo dell'alimentatore e si forma un anello attraverso il carico del diodo per completare la funzione di boost. In questo caso, per migliorare l'efficienza di conversione, dovremmo partire da tre aspetti: ridurre il più possibile l'impedenza del circuito quando il tubo dell'interruttore è acceso, in modo che l'energia elettrica possa essere convertita il più possibile in energia magnetica ; Ridurre il più possibile l'impedenza del circuito di carico, in modo che l'energia magnetica possa essere convertita il più possibile in energia elettrica e la perdita del circuito sia la più bassa; Ridurre il più possibile il consumo del circuito di controllo, poiché il consumo del circuito di controllo viene in un certo senso sprecato per la conversione e non può essere convertito in energia sul carico.BoostDesign dei parametri del circuito
Per il circuito Boost, la modalità continua della corrente dell'induttore è molto diversa dalla modalità discontinua della corrente dell'induttore. La tensione di uscita della modalità discontinua è correlata alla tensione di ingresso, all'induttanza, alla resistenza di carico, al ciclo di lavoro e alla frequenza di commutazione. La tensione di uscita della modalità continua dipende solo dalla tensione di ingresso e dal ciclo di lavoro.
selezione del condensatore del filtro di uscita
Nell'alimentatore switching, la funzione del condensatore di uscita è quella di immagazzinare energia e mantenere una tensione costante.La selezione del condensatore del circuito Boost serve principalmente a controllare l'ondulazione di uscita entro l'intervallo specificato.Per il circuito Boost, l'impedenza del condensatore e la corrente di uscita determinano l'ondulazione della tensione di uscita.L'impedenza del condensatore è composta da tre parti, vale a dire l'induttanza in serie equivalente (ESL), la resistenza in serie equivalente (ESR) e il valore di capacità (C).Nella modalità continua della corrente dell'induttore, la capacità dipende dalla corrente di uscita, dalla frequenza di commutazione e dall'ondulazione di uscita prevista. Quando il MOSFET è acceso, il condensatore del filtro di uscita fornisce l'intera corrente di carico.
Nell'alimentatore switching, la funzione dell'induttore è quella di immagazzinare energia.La funzione dell'induttore è mantenere una corrente costante o limitare la variazione di corrente nell'induttore.Nel circuito Boost, la scelta di un'induttanza appropriata viene solitamente utilizzata per limitare la corrente di ripple che lo attraversa.La corrente di ripple dell'induttore è proporzionale alla tensione di ingresso e al tempo di accensione del MOSFET e inversamente proporzionale all'induttanza. L'induttanza determina il punto di lavoro della modalità continua e della modalità discontinua.Quando si seleziona l'induttore, oltre all'induttanza dell'induttore, è necessario prestare attenzione anche alla corrente continua o di picco massima e alla frequenza di lavoro massima.Se la corrente dell'induttore supera la corrente nominale o la frequenza di lavoro supera la frequenza di lavoro massima, ciò porterà alla saturazione e al surriscaldamento dell'induttore.
Nel cambio DC/DC a bassa potenza, il PowerMOSFET è l'interruttore di potenza più comunemente utilizzato. Il costo del MOSFET è relativamente basso e la frequenza operativa è relativamente alta.Il MOSFET viene selezionato nella progettazione principalmente in base alla sua perdita di conduzione e alla perdita di commutazione.Il MOSFET deve avere una resistenza di accensione RDS(ON) sufficientemente bassa e una carica di gate Qg relativamente bassa.
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