วงจรบูสต์เป็นวงจรบูสต์ DC แบบสวิตชิ่ง ซึ่งทำให้แรงดันเอาต์พุตสูงกว่าแรงดันอินพุต เป็นวิธีการออกแบบวงจรทั่วไปในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ บทความนี้จะแนะนำหลักการพื้นฐานของบูสต์และการออกแบบพารามิเตอร์วงจร
ตัวเก็บประจุบล็อกการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า, ผ่านความถี่สูง, บล็อกความถี่ต่ำ, ผ่าน AC, บล็อก DC
ตัวเหนี่ยวนำบล็อกการเปลี่ยนแปลงของกระแส ผ่านความถี่ต่ำ บล็อกความถี่สูง ผ่าน DC บล็อก AC
รูปที่ 1 แผนผังของวงจรบูสต์สวิตช์เพิ่ม
สมมติว่าสวิตช์ (ไทรโอดหรือหลอด MOS) ปิดอยู่เป็นเวลานาน ส่วนประกอบทั้งหมดจะอยู่ในสถานะที่เหมาะสม และแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าอินพุตวงจรนี้จะอธิบายเป็นสองส่วน: การชาร์จและการคายประจุ
ในระหว่างการชาร์จ สวิตช์จะปิด (เปิดไตรโอด) และวงจรสมมูลจะแสดงในรูปที่ 2 สวิตช์ (ไตรโอด) จะถูกแทนที่ด้วยสายไฟ ในเวลานี้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ ป้องกันไม่ให้ตัวเก็บประจุไดโอดคายประจุลงกราวด์ เนื่องจากอินพุทเป็นไฟฟ้ากระแสตรง กระแสบนตัวเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงที่อัตราส่วนที่แน่นอน ซึ่งสัมพันธ์กับการเหนี่ยวนำ เมื่อกระแสไฟเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น พลังงานบางส่วนจะถูกเก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำ
ดังแสดงในรูป นี่คือวงจรสมมูลเมื่อปิดสวิตช์ (ปิดไตรโอด) เมื่อปิดสวิตช์ (ปิดไตรโอด) กระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำจะไม่กลายเป็น 0 ทันที แต่จะค่อยๆ เปลี่ยนจากค่าเมื่อสิ้นสุดการชาร์จเป็น 0 เนื่องจากลักษณะการกักเก็บกระแสของตัวเหนี่ยวนำ . วงจรเดิมถูกตัดการเชื่อมต่อ ดังนั้นตัวเหนี่ยวนำสามารถคายประจุผ่านวงจรใหม่เท่านั้น กล่าวคือ ตัวเหนี่ยวนำเริ่มชาร์จตัวเก็บประจุ และแรงดันไฟฟ้าทั่วตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้น ในเวลานี้ แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าอยู่แล้ว และการเพิ่มกำลังเสร็จสิ้นเมื่อพูดถึงเรื่องนี้ กระบวนการเร่งก็คือกระบวนการถ่ายโอนพลังงานของตัวเหนี่ยวนำ เมื่อชาร์จ ตัวเหนี่ยวนำจะดูดซับพลังงาน และเมื่อคายประจุ ตัวเหนี่ยวนำจะปล่อยพลังงาน หากความจุมีขนาดใหญ่เพียงพอ สามารถรักษากระแสต่อเนื่องที่ขั้วเอาต์พุตระหว่างการคายประจุได้ หากกระบวนการเปิด-ปิดนี้เกิดขึ้นซ้ำ สามารถรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าขาเข้าผ่านตัวเก็บประจุได้
ที่แรงดันไฟฟ้า AA ต่ำ ปัญหาคอขวดของกำลังและประสิทธิภาพของวงจรฟลายแบ็คบูสต์จะอยู่ที่ท่อสวิตชิ่ง ท่อวงจรเรียงกระแส และการสูญเสียอื่นๆ (รวมถึงการเหนี่ยวนำ)ตัวเหนี่ยวนำที่มีแม่เหล็กเล็กเกินไป (ไม่สามารถเก็บพลังงานที่เหมาะสมได้) และเส้นผ่านศูนย์กลางลวดบางเกินไป (กระแสพัลส์สูงจะทำให้ลวดสูญเสียมาก) ไม่สามารถใช้งานได้วงจรเรียงกระแสส่วนใหญ่ใช้ Schottky ซึ่งเหมือนกับวงจรอื่นๆ เมื่อแรงดันเอาต์พุตเป็น 3.3V การสูญเสียวงจรเรียงกระแสจะอยู่ที่ประมาณ 10%สวิตช์ คีย์อยู่ที่นี่ ใส่จำนวนมากพอลงในความอิ่มตัว แรงดันการนำไฟฟ้าต้องเล็ก เป็นกุญแจสู่ความสำเร็จ มีทั้งหมดเพียง 0.2 โวลต์ และหากใช้หลอดมากเกินไปก็จะไม่มีไฟฟ้าออกมา เนื่องจากแรงดันตกคร่อมของหลอดบางหลอดไม่ควรเกิน 0.3--XNUMXV เมื่อเลือกกระแสสูงสุด ถ้ามีเพียงหลอดเดียวทำไม่ได้ หลายหลอดก็จะต่อขนานกันกระแสสูงสุดคือเท่าไร? เรียกมันว่า 1A ถ้ามันง่าย แต่มันมากกว่านั้น เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำจะเกิน 1.5A ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ย จะเป็น 3A ระหว่างการจ่ายไฟแบบครึ่งวงจร และรูปคลื่นกระแสจริงคือ 0 ถึง 6A ดังนั้นจึงแนะนำว่าควรรวมท่อสองท่อที่เรียกว่า 5A และ 3A เข้าด้วยกันจึงจะรับมือได้ยากไม่มีชิปสำเร็จรูปตัวใดที่รวมเข้ากับท่อกระแสสูงที่กล่าวข้างต้น ดังนั้นจึงแนะนำว่าวงจรกราวด์เพียงพอที่จะจัดการกับวงจรแปลกปลอมเนื้อหาเสริมเหล่านี้เป็นความรู้ที่ไม่มีในตำราเรียนแต่สามารถเปรียบเทียบและตรวจสอบกับเนื้อหาในตำราได้เมื่อเปิดสวิตช์ แหล่งจ่ายไฟจะก่อตัวเป็นวงผ่านท่อสวิตช์ตัวเหนี่ยวนำ และกระแสไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานแม่เหล็กในตัวเหนี่ยวนำ เมื่อปิดสวิตช์ พลังงานแม่เหล็กในตัวเหนี่ยวนำจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งเหลือค่าลบและค่าบวกด้านขวาอยู่ที่ปลายตัวเหนี่ยวนำ แรงดันไฟฟ้านี้วางทับที่ปลายด้านบวกของแหล่งจ่ายไฟ และเกิดวงรอบผ่านโหลดไดโอดเพื่อทำหน้าที่บูสต์ให้สมบูรณ์ ในกรณีนี้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงเราควรเริ่มจาก 3 ด้าน คือ การลดอิมพีแดนซ์ของวงจรเมื่อเปิดสวิตช์หลอดให้มากที่สุดเพื่อให้พลังงานไฟฟ้าสามารถแปลงเป็นพลังงานแม่เหล็กได้มากที่สุด ; ลดความต้านทานของวงจรโหลดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้พลังงานแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้มากที่สุด และการสูญเสียของวงจรจะต่ำที่สุด ลดการใช้วงจรควบคุมให้มากที่สุด เนื่องจากการใช้วงจรควบคุมจะสิ้นเปลืองไปในการแปลงและไม่สามารถแปลงเป็นพลังงานในโหลดได้Boostการออกแบบพารามิเตอร์วงจร
สำหรับวงจรบูสต์ โหมดต่อเนื่องของกระแสเหนี่ยวนำจะแตกต่างอย่างมากจากโหมดกระแสเหนี่ยวนำที่ไม่ต่อเนื่อง แรงดันเอาต์พุตของโหมดไม่ต่อเนื่องสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าอินพุต ตัวเหนี่ยวนำ ความต้านทานโหลด รอบการทำงาน และความถี่ในการสลับ แรงดันไฟขาออกของโหมดต่อเนื่องจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและรอบการทำงานเท่านั้น
การเลือกตัวเก็บประจุกรองเอาต์พุต
ในการสลับแหล่งจ่ายไฟ หน้าที่ของตัวเก็บประจุเอาต์พุตคือการเก็บพลังงานและรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่การเลือกตัวเก็บประจุของวงจร Boost นั้นมีไว้เพื่อควบคุมการกระเพื่อมของเอาต์พุตภายในช่วงที่กำหนดเป็นหลักสำหรับวงจรบูสต์ อิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุและกระแสเอาท์พุตจะเป็นตัวกำหนดระลอกแรงดันเอาท์พุตอิมพีแดนซ์ของตัวเก็บประจุประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ ค่าความเหนี่ยวนำอนุกรมสมมูล (ESL) ความต้านทานอนุกรมสมมูล (ESR) และค่าความจุ (C)ในโหมดต่อเนื่องของกระแสเหนี่ยวนำ ความจุจะขึ้นอยู่กับกระแสเอาท์พุต ความถี่สวิตชิ่ง และการกระเพื่อมของเอาท์พุตที่คาดหวัง เมื่อ MOSFET เปิดอยู่ ตัวเก็บประจุตัวกรองเอาท์พุตจะให้กระแสโหลดทั้งหมด
ในการสลับแหล่งจ่ายไฟ หน้าที่ของตัวเหนี่ยวนำคือการกักเก็บพลังงานหน้าที่ของตัวเหนี่ยวนำคือการรักษากระแสให้คงที่หรือจำกัดการเปลี่ยนแปลงของกระแสในตัวเหนี่ยวนำในวงจรบูสต์ การเลือกตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมมักจะใช้เพื่อจำกัดกระแสกระเพื่อมที่ไหลผ่านกระแสริปเปิลของตัวเหนี่ยวนำเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและเวลาเปิดเครื่องของ MOSFET และเป็นสัดส่วนผกผันกับการเหนี่ยวนำ ตัวเหนี่ยวนำกำหนดจุดทำงานของโหมดต่อเนื่องและโหมดไม่ต่อเนื่องนอกเหนือจากการเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำแล้ว ควรคำนึงถึง DC สูงสุดหรือกระแสสูงสุดและความถี่ในการทำงานสูงสุดเมื่อเลือกตัวเหนี่ยวนำหากกระแสของตัวเหนี่ยวนำเกินกระแสที่กำหนดหรือความถี่ในการทำงานเกินความถี่ในการทำงานสูงสุด จะนำไปสู่ความอิ่มตัวและความร้อนสูงเกินไปของตัวเหนี่ยวนำ
ในการเปลี่ยนแปลง DC/DC พลังงานต่ำ PowerMOSFET เป็นสวิตช์ไฟที่ใช้บ่อยที่สุด ต้นทุนของ MOSFET ค่อนข้างต่ำและความถี่ในการทำงานค่อนข้างสูงMOSFET ถูกเลือกในการออกแบบโดยคำนึงถึงการสูญเสียการนำไฟฟ้าและการสูญเสียการสลับเป็นหลักMOSFET จำเป็นต้องมี RDS(ON) ความต้านทานออนต่ำเพียงพอ และค่า Qg ของเกตที่ค่อนข้างต่ำ
บทความนี้จัดทำขึ้นจากเครือข่าย，โปรดติดต่อเราทันเวลาหากมีปัญหาด้านลิขสิทธิ์
粤公网安备44030002007346号