BOOST电路ppt课件

BOOST电路报告姓名：学号：班级：BOOST 电路简介BOOST 电路又称为升压型电路,是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。

其电路结构如图 1 所示。

此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。

基本原理是：在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。

这时，输入电压流过电感。

二极管防止电容对地放电。

由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。

随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。

当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。

而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。

升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。

充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。

如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。

图1BOO ST 电路的结构电路的工作状态BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。

其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。

(a) 开关状态1 (S 闭合)(b) 开关状态2 (S 关断)(c) 开关状态3 (电感电流为零)图2BOO ST 电路的工作状态matlab仿真分析利用matlab软件进行电路仿真,可以给出波形输出和数据输出,得到精确的仿真结果。

图一boost升压电路,开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up电路）原理2007-09-29 13:28the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。

基本电路图见图一。

假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。

下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。

这时，输入电压流过电感。

二极管防止电容对地放电。

由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。

随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程图三如图三，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。

当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。

而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。

升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。

充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。

如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

一些补充：AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上).1 电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大).2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联。

几种boost升压电路图汇总
boost升压电路又叫step-up converter，是一种常见的开关直流升压电路，它可以使输出电压比输入电压高。

BOOST升压电路的部件功能
boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS 断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁砀能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成；
boost升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极电压低，此时二极管反偏截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。

闭合开关会引起通过电感的电流增加。

打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容。

因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于。

BOOST 电路-直流升压变换电路：
基本电路形式：
直流输出电压的平均值高于输出电压的平均值
1.电感电流连续
电感电流连续时，BOOST 变换器分为两个工作阶段：
T 导通，即on t 期间：
电源为只为电感提供能量，电感储能，电源不给负载提供能量，负载仅靠储于电容C 中的能量维持工作；
T 关断，即off t 期间：
电源跟电感共同向负载供电，同时还给电容C 充电，电源对BOOST 电路的输入电流就是升压电感L 电流
故输出电压能够大于输入电压。

维持电感电流临界连续时的电感值为： d OK S O U I DT L 2=
电感电流临界连续的负载电流平均值为： d O S OK U L DT I 2=
当实际负载电流
,O I 大于临界连续值OK I 时，电感电流连续，当实际负载电流等于临界连续值OK I 时，电感电流临界连续，当负载电流小于临界电流OK I 时，电感电流断续，
开关频率越高，电感L 越大，
OK I 越小，越容易实现电感电流连续工作的情况 <1>输出
输出电压 D U U d
O -=1，输出电流d O I D I )1(-=
<2>电感电流的峰-峰值
fL D
U I d L =∆
<3>输出电压纹波为（,O u ∆为纹波电压） ,S L O O T C R D U U =∆
τS
O O T D U U =∆
C R L =τ,为时间常数
注：实际中，选择电感电流的增量L I ∆时，应使电感的峰值电流L d I I ∆+不大于最大平均直流输入电流
d I 的0020，防止电感L 饱和失效。

随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。

传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40% －50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。

为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85% 以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。

正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。

一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。

因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。

直流平均电压Ｕ。

可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。

从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。

这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。

这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。

控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。

BOOST 升压电路工作原理图文分析将直流电能转换为另一种固定电压或电压可调的直流电能的电路称为直流斩波电路。

它利用电力开关器件周期性的开通与关断来改变输出电压的大小，因此也称为开关型DC/DC 变换电路或直流斩波电路。

直流斩波电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因素校正，逆变器以及其他领域的交直流电源等。

测试电路如下图4.1所示，测量输入与输出关系。

通道2：输出直流电压信号u o +-(a)BOOST 测试电路 (b)输出波形图4.1 BOOST 升压电路(multisim)一、直流斩波电路的基本原理基本的直流变换电路原理如图4.2所示，T 为全控型开关管，R 为纯电阻性负载。

当开关T 在时间T on 开通时，电流流经负载电阻R ，R 两端就有电压；开关T 在时间T off 关断时，R 中电流为零，电压也就变为零。

直流变换电路的负载电压波形如图4.2(b)。

s(a) 直流斩波原理图 (b)输出波形图4.2直流斩波原理示意图定义上述电路中脉冲的占空比：on on s on offT T D T T T ==+。

其中T s 为为开关管T 的工作周期，T on 为开关管T 的导通时间。

由图5.3(b)的波形可知，输出电压的平均值为：01s T on O d d d s ST U U dt U DU T T ===⎰ 此式说明，控制开关管的导通与关断来控制就可以达到控制输出电压。

二、BOOST 升压过程直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路为升压变换电路，又称为Boost 电路。

电路如图5.2所示。

图中Q2为开关管， D1是快恢复二极管，XFG1为频率和占空比都可调的函数发生器， 用于产生驱动开关器件Q1所需的脉冲信号。

假设输入电源电压为U d ，输出负载电压为U o ，流过电感的电流为I L 。

当Q1在出发信号作用下导通时，电路处于T on 工作器件，D 承受反向电压而截止。

BUCK-BOOST电路⼯作原理图⽂分析BUCK-BOOST 电路⼯作原理图⽂分析【项⽬任务】测试电路如下图4.8⽰，调整函数发⽣器的占空⽐，测量输⼊与输出关系。

Q12,输出波形通道1,驱动波形(a) 测试电路 (b)函数发⽣器信号 (b)输出波形图4.8 BUCK-BOOST 电路(multisim)【信息单】⼀、直流斩波电路的基本原理Buck/Boost 变换器是输出电压可低于或⾼于输⼊电压的⼀种单管直流变换器，其电路如图4.8。

与Buck 和Boost 电路不同的是，电感L f 在中间，不在输出端也不在输⼊端，且输出电压极性与输⼊电压相反。

开关管也采⽤PWM 控制⽅式。

Buck/Boost 变换器也有电感电流连续和断续两种⼯作⽅式，此处以电感电流在连续状态下的⼯作模式。

图4.8是电感电流连续时的主要波形。

图4.10是Buck/Boost 变换器在不同⼯作模态下的等效电路图。

电感电流连续⼯作时，有两种⼯作模态，图4.11(a)的开关管Q 导通时的⼯作模态，图 (b)是开关管Q 关断、D 续流时的⼯作模态。

V o图4.9电路Vi LFi Qi DV图4.10感电流连续⼯作波形V oV o(a) Q 导通 (b) Q 关断，D 续流图5.11 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路⼆、电感电流连续⼯作原理和基本关系电感电流连续⼯作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种⼯作模态。

1.在开关模态1[0~t on ]：t=0时，Q 导通，电源电压V in 加载电感L f 上，电感电流线性增长，⼆极管D 戒指，负载电流由电容C f 提供：f L fin di L V dt=(2-1)oo LDV I R =(2-2)ofo dV C I dt= (2-3)t=t on 时，电感电流增加到最⼤值max L i ，Q 关断。

在Q 导通期间电感电流增加量f L i ?f inL y fV i D T L ?=(2-4)2.在开关模态2[t on ~ T]:t=t on 时，Q 关断，D 续流，电感L f 贮能转为负载功率并给电容C f 充电，fL i 在输出电压Vo 作⽤下下降：f L fo di L V dt=(2-5)f o o oL fo f LDdV dV V i C I C dt dt R =+=+ (2-6)t=T 时，fL i 见到最⼩值min L i ，在t on ~ T 期间fL i 减⼩量fL i ?为：(1)f o o L off y f fV Vi t D T L L ?==- (2-7)此后，Q ⼜导通，转⼊下⼀⼯作周期。

Boost ，升压型变换器，顾名思义，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。

用于将一个较低的输入电压升高到一个所需的输出电压，以最经典的直流升压变换器为例进行介绍。

1. 拓扑稳态分析如图1所示，为最基本的直流升压变换器，图中器件均为理想元器件。

开关SW1以固定频率重复开通关断，这种开关行为在L, SW1和D1连接点产生一串脉冲，L 和C 形成输出滤波器将这种脉冲串滤波产生一个直流输出电压V out 。

图1基本的直流升压变换器当开关器件工作在导通状态时，电感器L 储能，其电流以斜率Vin/L 上升；二极管D1阳极电位等于地电平，阴极电位等于输出电压值，所以D1反偏阻断，电容C1为负载提供输出电流； 而当开关器件工作于截止状态，由于电感电流不能突变，电感产生反方向的感应电压，使D1正向导通，储存在电感器的能量为负载提供输出电流同时为电容C1充电，电感电流以斜率(V out-Vin)/L 下降。

1) 功率变换器的稳定状态稳定状态即指每个开关周期为前一开关周期的复制，则要求开关导通时电感电流的增加量等于开 关截止时的电流减少量。

(伏秒法则是描述稳定状态的另一方法，但是出发点都是一致的)根据变换器稳定状态下每个开关周期起始(结束)时电感电流的实际值判断变换器的工作模式：稳定状态下若每个周期中电流都回到零，则为断续导电模式(DCM)；若电流回到某一非零值，则称为连续导电模式(CCM)；若恰好在周期结束时回到零，则称为临界连续模式(BCM)，当变换器工作于BCM 时，可自由选择DCM 或CCM 方程。

2) 直流升压变换器CCM 模式的稳态分析a) 开关SW1导通期间，即时，如下图2所示，为等效电路。

s DT t 0≤≤当晶体管导通时，二极管截止(t=0~DTs)，输入电压Vin 向能量传递电感L 充磁，负载电压V out 靠滤波电容C 维持；图2开关器件导通时的等效电路电感两端电压： in L V V ＝电感电流上升，增加量为：s inon T D LV I ⋅Δ＝b)开关SW1截止期间，即s s T t DT ≤≤，如下图所示，为等效电路。