BOOST电路工作模式(CCM)
前面小北已经学习了DCM工作模式,下面我们讲解CCM工作模式。讲解前我们来比罗BOOST电路两种电路的工作模式效率的比较吧!
设 BOOST电路工作于临界状态时算出此时的电感值,当选用电感大于这个值时电路工作于CCM,当选用电感小于这个值时电路工作于DCM。实际应用中,多让BOOST电路工作于CCM,主要是因为其效率高于DCM。
对于BOOST电路电路来说,其电路主要的损耗在于开关管切换过程中,闭合时流过的电流产生的能量。比较CCM与DCM的效率就是看哪种模式下开关管消耗的能量多少,这个能量的比较进一步来讲就是比较其流过的电流有效值的大小。
BOOST电路工作模式(CCM)
Q:开关管,可以调控开通与关断的时间,Q开通时输入电压Vs为电感L提供能量,Q关断时输入电压Vs与电感共同为负载提供能量。
D:截止二极管,Q开通时,输入端为电感L提供能量,二极管D截止,输入与输出断开。
L:储能电感,Q开通时,电感L存储能量,Q关断时,电感L中的能量释放给负载。
C:储能电容,Q开通时,电容C中的能量释放给负载,Q关断时,电容C存储能量。
开关管Q开通,D截止,输入电压Vs通过开关管Q给电感L充电储能。
储能电容C释放所存储的能量,为开关管Q期间的负载提供所需的能量。
开关管Q关断,D导通,电感L释放所存的能量,与输入电压Vs共同通过D给负载提供所需的能量。同时,也对储能电容C进行充电储能。
BOOST电路工作波形 (CCM)
Ton时,电感L的端电压 uL=Vs ,根据uL = L(diL/Dt)得知:电感中的电流il(t)随时间线性上升,且△IL=(VS*TON)/L,Toff时,电感L的端电压 uL=VO-VS,根据uL =Ldi/dt得知:电感中的电流i(t)随时间线性下降△IL =((Vo-Vs)TOOf)/L。稳态时,△I′L=(VS*T0N)/L=△I′′L=((V0-VS)*TOff)/L故VO/VS=1/(1+(T0N/TS))=1/(1-D) 稳态时,△I′L=△I′′L,既伏秒平衡,对于开关电源中所用到的电感器件,必须要保证其伏秒平衡(既磁通平衡) 无论是BUCK、BOOST 还是以后设计到的正激、反激,都是如此,否则就会产生磁饱和的问题。
同样根据电感中的电流1/2△iL<i0、1/2△i=i0、1/2△iL>i0三种情况将。BOOST电路分为连续模式、临界模式和断续模式。
BOOST电路处于断续模式时,电路有三个工作状态,分别D1、D2以及1-D1-D2,其等效电路见右边的上、其等效电路见下图所示:分为上、中、下三个图。电感L中所存的能量完全释放后,因没有给电感L进行储能的通路,故电感L的端电压跳变为零伏,导致二极管D截止见上图所示。
BOOST处于断续模式时的电压、电流波形图见下图。
BOOST电路断续模式的电压增益仍是从电感L电流iL波形进行推导,得出:
其中:M=V0/VS为BOOST电路的增益。为无量纲参数。
一般情况下,,故,
依据BOOST电路连续模式、断续模式的电压增益公式,画出下面的曲线图,使我们能够更直观的理解电压增益的变化规律。
从左图可以看出,连续模式的电压增益曲线是一条近似按指数规律上升的曲线,而断续模式的电压增益曲线则是一条按线性规律上升的直线。这一点与BUCK电路恰好相反。
与BUCK电路一样,同样大小的电压增益,对应的占空比不同,连续模式时最大,断续模式时的变小,且越小,对应的占空比也越小。
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