부스트 부스터 회로 원리 및 설계 상세 설명

2022-03-30 224

부스트 회로는 스위칭 DC 부스트 회로로, 출력 전압을 입력 전압보다 높게 만들 수 있습니다. 전자회로 설계에 있어 일반적인 회로 설계 방법이다. 이 기사에서는 부스트의 기본 원리와 회로 매개변수 설계를 소개합니다.

먼저 우리가 알아야 할 사항:

커패시터는 전압 변화를 차단하고, 고주파수를 통과하고, 저주파를 차단하고, AC를 통과하고, DC를 차단합니다.;

인덕터는 전류 변화를 차단하고, 저주파를 통과시키고, 고주파를 차단하고, DC를 통과시키고, AC를 차단합니다.

부스트 스위치 부스트 회로의 그림 1 개략도

스위치(삼극관 또는 MOS 진공관)가 오랫동안 꺼져 있었다고 가정하면 모든 구성 요소는 이상적인 상태이며 커패시터 전압은 입력 전압과 동일합니다.

이 회로는 충전과 방전의 두 부분으로 설명됩니다.

충전 과정

충전 중에는 스위치가 닫히고(삼극관이 켜짐) 등가 회로가 그림 2에 나와 있습니다. 스위치(삼극관)는 전선으로 교체됩니다. 이때 입력전압은 인덕터를 통해 흐른다. 다이오드 커패시터가 접지로 방전되는 것을 방지합니다. 입력이 직류이기 때문에 인덕터의 전류는 인덕턴스와 관련된 특정 비율로 선형적으로 증가합니다. 인덕터 전류가 증가하면 일부 에너지가 인덕터에 저장됩니다.

퇴원과정

그림과 같이 스위치가 꺼졌을 때(3극관이 꺼진 상태)의 등가회로이다. 스위치가 꺼지면(0극관이 꺼짐) 인덕터에 흐르는 전류는 인덕터의 전류 유지 특성으로 인해 즉시 0이 되지 않고, 충전이 끝난 시점의 값에서 서서히 XNUMX으로 변하게 됩니다. . 원래 회로가 분리되었으므로 인덕터는 새 회로를 통해서만 방전될 수 있습니다. 즉, 인덕터가 커패시터를 충전하기 시작하고 커패시터 양단의 전압이 상승합니다. 이때 전압은 이미 입력 전압보다 높고 부스트가 완료됩니다.말하자면 부스팅 과정은 인덕터의 에너지 전달 과정이다. 충전 시 인덕터는 에너지를 흡수하고, 방전 시 인덕터는 에너지를 방출합니다. 커패시턴스가 충분히 크면 방전 중에 출력 단자에서 연속적인 전류가 유지될 수 있습니다. 이러한 온-오프 과정이 반복되면 커패시터 양단에 입력 전압보다 높은 전압을 얻을 수 있다.

BoostCircuit 부스팅 프로세스

다음은 몇 가지 보충제입니다.：

AA 전압이 낮을 때 플라이백 부스트 회로의 전력 및 효율성 병목 현상은 스위칭 튜브, 정류기 튜브 및 기타 손실(인덕턴스 포함)에 있습니다.자석이 너무 작고(적절한 에너지를 저장할 수 없음) 와이어 직경이 너무 얇아서(펄스 전류가 높으면 와이어 손실이 커짐) 인덕터는 사용할 수 없습니다.대부분의 정류기는 다른 모든 정류기와 동일한 쇼트키(Schottky)를 사용합니다. 출력 전압이 3.3V일 때 정류기 손실은 약 10%이다.스위치의 핵심은 여기에 있습니다. 포화 상태에 충분히 많은 양을 넣으면 전도 전압 강하가 작아야 하며 이것이 성공의 열쇠입니다. 총 전압은 0.2볼트 뿐이고, 튜브가 너무 많이 소모되면 전기가 나오지 않습니다. 일부 튜브의 전압 강하는 최대 전류를 선택할 때 0.3-XNUMXV를 초과해서는 안 되기 때문에 하나의 튜브만 이를 수행할 수 없으면 많은 튜브가 병렬로 연결됩니다.최대 전류는 얼마입니까? 간단하다면 1A라고 부르자. 하지만 그 이상이다. 효율이 낮기 때문에 평균값인 1.5A를 초과하게 됩니다. 반주기 전원공급시 3A이고, 실제 전류파형은 0~6A이다. 따라서 5A, 3A라는 두 개의 파이프를 합쳐서 겨우 대처할 수 있도록 하는 것이 좋습니다.기성품 칩 중 어느 것도 위에서 언급한 고전류 튜브와 통합되어 있지 않으므로 접지 회로만으로 외부 회로를 처리하기에 충분하다고 제안됩니다.이러한 보충 내용은 교과서에는 없는 지식이지만, 교과서에 있는 내용과 비교하고 검증할 수 있는 내용이다.스위치가 켜지면 전원 공급 장치는 인덕터-스위치 튜브를 통해 루프를 형성하고 전류는 인덕터의 자기 에너지 저장 장치로 변환됩니다. 스위치가 꺼지면 인덕터의 자기 에너지가 전기 에너지로 변환되고, 이 전기 에너지는 인덕터 끝에서 왼쪽은 음극, 오른쪽은 양극이 됩니다. 이 전압은 전원 공급 장치의 양극에 중첩되고, 다이오드 부하를 통해 루프가 형성되어 승압 기능을 완성합니다. 이 경우 변환 효율을 높이려면 스위치 튜브를 켤 때 회로의 임피던스를 최대한 줄여 전기 에너지를 자기 에너지로 최대한 변환할 수 있도록 세 가지 측면에서 시작해야 합니다. ; 부하 회로의 임피던스를 최대한 줄여 자기 에너지를 전기 에너지로 최대한 변환하고 회로 손실을 최소화합니다. 제어회로의 소비는 변환의 의미에서 낭비되고 부하의 에너지로 변환될 수 없기 때문에 제어회로의 소비를 최대한 줄인다.

회로 매개변수의 BoostDesign

부스트 회로의 경우 인덕터 전류의 연속 모드는 인덕터 전류의 불연속 모드와 매우 다릅니다. 불연속 모드의 출력 전압은 입력 전압, 인덕턴스, 부하 저항, 듀티 사이클 및 스위칭 주파수와 관련됩니다. 연속 모드의 출력 전압은 입력 전압과 듀티 사이클에만 의존합니다.

출력 필터 커패시터 선택

스위칭 전원 공급 장치에서 출력 커패시터의 기능은 에너지를 저장하고 일정한 전압을 유지하는 것입니다.부스트 회로의 커패시터 선택은 주로 지정된 범위 내에서 출력 리플을 제어하는 것입니다.부스트 회로의 경우 커패시터의 임피던스와 출력 전류가 출력 전압 리플을 결정합니다.커패시터의 임피던스는 등가 직렬 인덕턴스(ESL), 등가 직렬 저항(ESR) 및 커패시턴스 값(C)의 세 부분으로 구성됩니다.인덕터 전류 연속 모드에서 정전용량은 출력 전류, 스위칭 주파수 및 예상되는 출력 리플에 따라 달라집니다. MOSFET이 켜지면 출력 필터 커패시터가 전체 부하 전류를 제공합니다.

인덕턴스

스위칭 전원 공급 장치에서 인덕터의 기능은 에너지를 저장하는 것입니다.인덕터의 기능은 일정한 전류를 유지하거나 인덕터의 전류 변화를 제한하는 것입니다.부스트 회로에서는 일반적으로 적절한 인덕턴스를 선택하여 이를 통해 흐르는 리플 전류를 제한하는 데 사용됩니다.인덕터의 리플 전류는 입력 전압과 MOSFET 켜짐 시간에 비례하고, 인덕턴스에 반비례합니다. 인덕턴스는 연속 모드와 불연속 모드의 작동 지점을 결정합니다.인덕터를 선택할 때 인덕터의 인덕턴스 외에도 최대 DC 또는 피크 전류와 최대 작동 주파수에도 주의를 기울여야 합니다.인덕터의 전류가 정격 전류를 초과하거나 작동 주파수가 최대 작동 주파수를 초과하면 인덕터의 포화 및 과열로 이어질 수 있습니다.

MOSFET

저전력 DC/DC 변환에서 PowerMOSFET는 가장 일반적으로 사용되는 전원 스위치입니다. MOSFET의 비용은 비교적 낮고 동작 주파수는 비교적 높습니다.MOSFET은 주로 전도 손실과 스위칭 손실을 고려하여 설계에서 선택됩니다.MOSFET은 충분히 낮은 온 저항 RDS(ON)과 비교적 낮은 게이트 전하 Qg를 가져야 합니다.

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