Boost连续电流工作模式.pdf

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1、2.4Boost变换器2.4.1Boost变换器电路LLSWDBVoVoAQVsVsCRCR（a）（b）图2-14Boost变换器电路Boost变换器电路如图2-14所示，电路由开关SW、电感L、电容C组成。完成把电压VS升压到VO。2.4.2工作原理为了分析稳态特性及简化推导过程，假定与Buck变换器的假定相同。当开关SW在位置A时，如图2-15（a）所示，电流iL流过电感L，在电感未饱和前，电感电流线性增加，电能以磁能形式储存在电感L中。此时，电容C放电，负载R上流过电流iO，负载R两端为输出电压VO，由于开关管导通

2、，二极管D承受反向电压截止，所以电容C不能通过开关管放电。当开关SW在位置B时，如图2-15（b）所示，由于电感中的磁能使电感L两端电压极性反转，以保持iL不变。电感两端的电压VL与输入VS串联，以高于输出电压VO向电容C和负载R供电。当两电压之和高于VO时，电容C有充电电流；等于VO时，电容C没有充电电流；当VO有下降时，电容向负载R放电，以维持VO不变。LLiLiOiVoOVoiLVsVsCRCR（a）功率开关在导通时等效电路（b）功率开关在截止时等效电路图2-15Boost变换器电路工作过程等效电路升压变换器的工作

3、模式按电感电流在周期开始时是否从零开始，也可以分为两种工作模式：（1）电感电流连续工作模式（ContinuousConductionmode；CCM）；在此模式下电感电流为连续导通的情况，也就是说电感电流的最小值不会降为零，所以有时称为重负载模式。因此，VsDTS＝（VO-Vs）（1-D）TS式中Vs——输入电源电压（V）；VO——输出电压（V）；TS——开关周期（s）；D——导通占空比。（2）电感电流不连续工作模式（DiscontinuousConductionmode；DCM）；在此模式下电感电流有不通电流的情况，也

4、就是说电感电流的最小值会降为零，而不是连续的情况，所以此种模式有时称为轻负载模式。因此，VsDTS＜（VO-Vs）（1-D）TS式中Vs——输入电源电压（V）；VO——输出电压（V）；TS——开关周期（s）；D——导通占空比。2.4.3Boost变换器电感电流连续工作模式稳态分析当升压变换器工作在电流连续模式时，流过电感的电流不会降为零。所以，就象降压变换器在电流连续模式有两种工作状态，图2-16所示为升压变换器在电感电流连续模式工作的等效电路LDVoQVsCR（a）基本的升压转换器LVoVsCR（b）功率开关Q导通时等

5、效电路LVoVsCR（c）功率开关Q截止时等效电路图2-16Boost变换器在电感电流连续模式下工作（1）第一个工作状态为开关管Q导通。此时电感两端电压为：VL（t）＝VS（2-50）流过电感的电流为：t1iL（t）＝iL（0）＋L∫VL（t）dt01＝iL（0）＋VSt（2-51）L在t＝tON＝DTS时，由式（2-51）可得1iL（DTS）＝iL（0）＋VSDTS（2-52）L（2）第二个工作状态为开关管Q截止。此时流过电感两端的电压为：VL（t）＝-(VO－VS)（2-53）流过电感的电流为：1tiL（t）＝iL（

6、DTS）＋L∫VL（t）dtDTs1＝iL（DTS）＋[-(VO－VS)]（t－DTS）（2-54）L所以，在t＝TS时，由式（2-54）可得1iL（TS）＝iL（DTS）＋[-(VO－VS)]（1－D）TS（2-55）L由于变换器在稳态时，iL（TS）＝iL（0），所以，由式（2-52）和式（2-55）可得：11iL（TS）＝iL（0）＋VSDTS＋[-(VO－VS)]（1－D）TSLL所以VSDTS(VO－VS)(1－D)TS＝（2-56）LL或者是VsDTS＝（VO-Vs）（1-D）TS（2-57）实际上，由式（2

7、-56）可得知，在开关管导通和截止时流过电感的电流增量相等。同样，由式（2-57）也可得知，电感会达到伏.秒平衡。由式（2-57）还可得到VO1＝（2-58）VS1－D式中Vs——输入电源电压（V）；VO——输出电压（V）；D——导通占空比。从上式可以看出，等式右边大于等于1，所以输出电压永远比输入电压高，因此称为升压变换器。若考虑输入电压的范围为VSmin到VSmax，则VO1＝VSmin1－Dmax和VO1＝VSmax1－Dmin前面已经假定电感、开关管、二极管以及电容为理想元件。因此变换器没有功率损耗，所以PI＝P

8、O即VSIS＝VOIO所以IOVS＝＝1－D（2-59）ISVO从升压变换器的电路结构可以看出，在电感电流连续模式，输入电流是连续的，故输入端的噪声较小，但流过二极管的电流为不连续的，是脉动的，因此，为了减少输出的纹波，需要较大的输出电容。电路上各点的电压及电流波形，如图2-17和图2-18所示。VGDTS（1-D）