Mạch tăng áp là mạch tăng áp DC chuyển mạch, có thể làm cho điện áp đầu ra cao hơn điện áp đầu vào. Đây là một phương pháp thiết kế mạch phổ biến trong thiết kế mạch điện tử. Bài viết này sẽ giới thiệu nguyên lý cơ bản của boost và thiết kế các thông số mạch.
Đầu tiên chúng ta cần biết:
Tụ điện chặn sự thay đổi điện áp, chặn tần số cao, chặn tần số thấp, vượt qua AC, chặn DC.；
Cuộn cảm chặn sự thay đổi dòng điện, chặn tần số thấp, chặn tần số cao, chặn DC, chặn AC.；
Hình 1 sơ đồ nguyên lý của mạch tăng áp công tắc tăng áp
Giả sử công tắc (ống triode hoặc ống MOS) đã tắt trong thời gian dài, tất cả các bộ phận đều ở trạng thái lý tưởng và điện áp tụ điện bằng điện áp đầu vào.Mạch này sẽ được giải thích thành hai phần: sạc và xả.
Trong quá trình sạc, công tắc được đóng lại (bật triode) và mạch tương đương được hiển thị trong Hình 2. Công tắc (triode) được thay thế bằng một dây dẫn. Lúc này, điện áp đầu vào chạy qua cuộn cảm. Ngăn chặn tụ điện diode phóng điện xuống đất. Bởi vì đầu vào là dòng điện một chiều nên dòng điện trên cuộn cảm tăng tuyến tính theo một tỷ lệ nhất định, có liên quan đến độ tự cảm. Khi dòng điện trong cuộn cảm tăng lên, một phần năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm.
Như trên hình, đây là mạch tương đương khi tắt công tắc (tắt triode). Khi tắt công tắc (tắt triode), dòng điện chạy qua cuộn cảm sẽ không ngay lập tức trở thành 0 mà sẽ thay đổi từ từ giá trị khi kết thúc sạc thành 0, do đặc tính giữ dòng điện của cuộn cảm . Mạch ban đầu đã bị ngắt nên cuộn cảm chỉ có thể phóng điện qua mạch mới, tức là cuộn cảm bắt đầu tích điện cho tụ điện và điện áp trên tụ tăng lên. Tại thời điểm này, điện áp đã cao hơn điện áp đầu vào và quá trình tăng tốc đã hoàn tất.Nói về nó, quá trình tăng tốc là một quá trình truyền năng lượng của cuộn cảm. Khi sạc, cuộn cảm sẽ hấp thụ năng lượng và khi phóng điện, cuộn cảm sẽ giải phóng năng lượng. Nếu điện dung đủ lớn, dòng điện liên tục có thể được duy trì ở đầu ra trong quá trình phóng điện. Nếu quá trình bật tắt này được lặp lại, điện áp trên tụ điện có thể cao hơn điện áp đầu vào.
quá trình tăng cường mạch
Dưới đây là một số bổ sung.:Với điện áp AA thấp, điểm nghẽn về công suất và hiệu suất của mạch tăng áp flyback nằm ở ống chuyển mạch, ống chỉnh lưu và các tổn thất khác (bao gồm cả điện cảm).Không thể sử dụng cuộn cảm có nam châm quá nhỏ (không thể lưu trữ năng lượng thích hợp) và đường kính dây quá mỏng (dòng xung cao sẽ dẫn đến tổn hao dây lớn).Hầu hết các bộ chỉnh lưu đều sử dụng Schottky, giống như những bộ chỉnh lưu khác. Khi điện áp đầu ra là 3.3V, tổn thất chỉnh lưu khoảng 10%.Công tắc, chìa khóa ở đây, cho một lượng lớn đủ vào trạng thái bão hòa, điện áp dẫn truyền phải nhỏ, mới là chìa khóa thành công. Tổng cộng chỉ có một vôn, nếu tiêu thụ quá nhiều thì sẽ không có điện thoát ra. Bởi vì độ sụt điện áp của một số ống không được vượt quá 0.2--0.3V khi chọn dòng điện tối đa, nếu chỉ một ống không làm được thì nhiều ống sẽ được nối song song.Dòng điện tối đa là bao nhiêu? Hãy gọi nó là 1A nếu nó đơn giản nhưng nó còn hơn thế nữa. Do hiệu suất thấp, nó sẽ vượt quá 1.5A, đây là giá trị trung bình. Nó là 3A trong quá trình cung cấp điện nửa chu kỳ và dạng sóng hiện tại thực tế là 0 đến 6A. Vì vậy, người ta đề nghị nên kết hợp hai ống tên là 5A và 3A với nhau để vừa đủ.Không có con chip làm sẵn nào được tích hợp với các ống dòng điện cao nêu trên, vì vậy có ý kiến cho rằng mạch nối đất đủ để xử lý mạch ngoại lai.Những nội dung bổ sung này là những kiến thức chưa có trong sách giáo khoa nhưng có thể so sánh, kiểm chứng với nội dung trong sách giáo khoa.Khi bật công tắc, nguồn điện tạo thành một vòng xuyên qua ống công tắc cảm ứng và dòng điện được chuyển thành bộ lưu trữ năng lượng từ tính trong cuộn cảm; Khi tắt công tắc, năng lượng từ trong cuộn cảm được chuyển thành năng lượng điện, âm trái và dương phải ở đầu cuộn cảm. Điện áp này được đặt lên cực dương của nguồn điện và một vòng lặp được hình thành thông qua tải diode để hoàn thành chức năng tăng áp. Trong trường hợp này, để nâng cao hiệu suất chuyển đổi, chúng ta nên bắt đầu từ ba khía cạnh: giảm trở kháng của mạch khi bật ống công tắc càng nhiều càng tốt, để năng lượng điện có thể chuyển hóa thành năng lượng từ càng nhiều càng tốt. ; Giảm trở kháng của mạch tải càng nhiều càng tốt để năng lượng từ có thể được chuyển đổi thành năng lượng điện càng nhiều càng tốt và tổn thất của mạch là thấp nhất; Giảm mức tiêu thụ của mạch điều khiển càng nhiều càng tốt, vì mức tiêu thụ của mạch điều khiển bị lãng phí theo nghĩa chuyển đổi và không thể chuyển đổi thành năng lượng trên tải.BoostThiết kế các thông số mạch
Đối với mạch Boost, chế độ liên tục của dòng điện cảm ứng rất khác với chế độ không liên tục của dòng điện cảm ứng. Điện áp đầu ra của chế độ không liên tục có liên quan đến điện áp đầu vào, độ tự cảm, điện trở tải, chu kỳ nhiệm vụ và tần số chuyển mạch. Điện áp đầu ra của chế độ liên tục chỉ phụ thuộc vào điện áp đầu vào và chu kỳ hoạt động.
Trong việc chuyển đổi nguồn điện, chức năng của tụ điện đầu ra là lưu trữ năng lượng và duy trì điện áp không đổi.Việc lựa chọn tụ điện của mạch Boost chủ yếu là để kiểm soát độ gợn sóng đầu ra trong phạm vi xác định.Đối với mạch Boost, trở kháng của tụ điện và dòng điện đầu ra quyết định độ gợn điện áp đầu ra.Trở kháng của tụ điện bao gồm ba phần, đó là độ tự cảm nối tiếp tương đương (ESL), điện trở nối tiếp tương đương (ESR) và giá trị điện dung (C).Ở chế độ dòng điện cảm liên tục, điện dung phụ thuộc vào dòng điện đầu ra, tần số chuyển mạch và độ gợn sóng đầu ra dự kiến. Khi MOSFET được bật, tụ lọc đầu ra sẽ cung cấp toàn bộ dòng tải.
Trong việc chuyển đổi nguồn điện, chức năng của cuộn cảm là lưu trữ năng lượng.Chức năng của cuộn cảm là duy trì dòng điện không đổi hoặc hạn chế sự thay đổi dòng điện trong cuộn cảm.Trong mạch Boost, việc chọn độ tự cảm thích hợp thường được sử dụng để hạn chế dòng điện gợn chạy qua nó.Dòng điện gợn của cuộn cảm tỷ lệ thuận với điện áp đầu vào và thời gian bật MOSFET và tỷ lệ nghịch với độ tự cảm. Độ tự cảm xác định điểm làm việc của chế độ liên tục và chế độ không liên tục.Ngoài độ tự cảm của cuộn cảm, khi chọn cuộn cảm cũng cần chú ý đến dòng điện một chiều hoặc dòng điện cực đại và tần số làm việc tối đa.Nếu dòng điện của cuộn cảm vượt quá dòng định mức hoặc tần số làm việc vượt quá tần số làm việc tối đa của nó, nó sẽ dẫn đến bão hòa và quá nhiệt của cuộn cảm.
Trong quá trình thay đổi DC/DC công suất thấp, PowerMOSFET là công tắc nguồn được sử dụng phổ biến nhất. Giá thành của MOSFET tương đối thấp và tần số hoạt động tương đối cao.MOSFET được lựa chọn trong thiết kế chủ yếu xem xét tổn hao dẫn điện và tổn hao chuyển mạch.MOSFET được yêu cầu phải có RDS(ON) điện trở đủ thấp và điện tích cổng Qg tương đối thấp.
Bài viết này được tổ chức từ mạng.Vui lòng liên hệ với chúng tôi kịp thời nếu có vấn đề về bản quyền.
粤公网安备44030002007346号