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Boost DC-DC開環(huán)電路反映了boost 升壓電路的基本工作原理。其簡(jiǎn)易拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-1所示，下面以該圖為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析其原理。
Boost開環(huán)電路主要由電源、電感、MOS管，二級(jí)管，電容，電阻組成。其基本作用如下：
電源：提供升壓所需的電能，其電壓和電流可以存在一定的波動(dòng)，如果在輸出電壓在穩(wěn)定的情況下，其輸入電壓可以波動(dòng)的范圍越大，則變壓的效果就越理想。
電感：作為儲(chǔ)能元件，當(dāng)MOS管ON時(shí)，積累電源流入電感的電流，當(dāng) MOS管OFF時(shí)，由于電感的電流具有不能突變的性質(zhì)，電流使二極管導(dǎo)通，作為獨(dú)立電流源與輸入電源共同向負(fù)載輸出電流，使的負(fù)載的電壓提升。在電感的值比較大的情況下，電感中的電流持續(xù)不斷。
二極管：防止在MOS管ON期間，電容中的電流回流到電感端。
電容：電容作存儲(chǔ)能源在MOS管OFF時(shí)，電源流經(jīng)負(fù)載時(shí)，儲(chǔ)存能源。電容較大時(shí)，在 MOS管ON時(shí)，作為獨(dú)立電壓源給負(fù)載輸入在一定時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的電壓。
下面對(duì)MOS管ON和OFF期間，電路中電能的變化情況進(jìn)行分析。
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2022-5-24 03:28 上傳
在MOS管ON期間，MOS管所在支路相當(dāng)于導(dǎo)線，則負(fù)載所在支路被短路，電路在邏輯上可以被近視為如圖 1-2所示的兩部分。
在電源所在的回路中，此時(shí)電源的電能主要被電感儲(chǔ)存了起來，為了維持電感的電源，電感中的電流不斷增加。
在負(fù)載所在的回路中，當(dāng)處在升壓的初始階段，電容中的電壓相對(duì)較少，作為獨(dú)立電壓源在該期間向負(fù)載供電，此時(shí)負(fù)載的電源相對(duì)比較小；當(dāng)電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，在電容足夠容量大的前提下，電容中的電壓比較大，在一定時(shí)間內(nèi)提供相對(duì)穩(wěn)定的電壓，給負(fù)載供電，以確保升壓地平穩(wěn)。
在MOS管OFF期間，MOS管所在的電路相當(dāng)于開路。
由于電感的電流具有不能突變的性質(zhì)，電流使二極管導(dǎo)通，作為獨(dú)立電流源與輸入電源共同向負(fù)載輸出電流。此時(shí)負(fù)載的電壓升高，而電容則處在充電狀態(tài)，積累電壓能，為下一次MOS管ON期間，需要給負(fù)載供電做準(zhǔn)備。
下面對(duì)MOS管ON的占空比與輸入、輸出電壓的關(guān)系做分析:
占空比為一個(gè)周期內(nèi)，MOS管ON的時(shí)間與一個(gè)開關(guān)周期的比值，記作：Don，一個(gè)
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2022-5-24 03:30 上傳
2.1.2控制回路參數(shù)設(shè)計(jì)
1、輸出電壓取樣電阻 R1、R2
因UC3842的腳2為誤差放大器反向輸入端,芯片內(nèi)正向輸入端為基準(zhǔn) 2.5v,可知輸出電壓Vo=2.5(1+R1／R2),根據(jù)輸出電壓可確定取樣電阻R1、R2的取值。
由于儲(chǔ)能電感的作用,在開關(guān)管開啟和關(guān)閉時(shí)會(huì)形成大的尖峰電流,在檢測(cè)電阻Rs 上產(chǎn)生一個(gè)尖峰脈沖,為防止造成UC3842的誤動(dòng)作,在Rs取樣點(diǎn)到UC3842 的腳3間加入R、C濾波電路,R、C 時(shí)間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時(shí)間。
2、外補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)
UC3842 誤差放大器的輸出端腳 l與反相輸入端腳 2之間外接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rf、Cf。 Rf、Cf的取值取決于UC3842環(huán)路電壓增益、額定輸出電流和輸出電容,通過改變Rf、Cf的值可改變放大器閉環(huán)增益和頻響。為使環(huán)路得到最佳補(bǔ)償,可測(cè)試環(huán)路的穩(wěn)定度,測(cè)量Io脈動(dòng)時(shí)輸出電壓Vo的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。
3、斜坡補(bǔ)償
在實(shí)用電路中,增加斜坡補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),一般有二種方法,一是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx 至誤差放大器反相輸入端腳 2,使誤差放大器輸出為斜坡狀,再與Rs 上感應(yīng)的電壓比較。二是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx到電流感應(yīng)端腳3,將在Rs的感應(yīng)電壓上增加斜坡的斜率,再與平滑的誤差電壓進(jìn)行比較,作用是防止諧波振蕩現(xiàn)象,避免UC3842 工作不穩(wěn)定,同時(shí)改善電流型控制開關(guān)電壓的噪聲特性。
4、保護(hù)電路
當(dāng)UC3842的腳3電壓升高超過1V 或腳1電壓降到1V 以下,都可使PWM比較器輸出高電平,造成PWM鎖存器復(fù)位。根據(jù) UC3842關(guān)閉特性,可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護(hù)和過流保護(hù)。本電路中Rs上感應(yīng)出的峰值電流形成逐個(gè)脈沖限流電路,當(dāng)腳3達(dá)到1V時(shí)就會(huì)出現(xiàn)限流現(xiàn)象,所以,整個(gè)電路中的電感磁性元件和功率開關(guān)管不必設(shè)計(jì)較大的余量,就能保證穩(wěn)壓電路工作可靠,降低成本。
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50w閉環(huán)控制Boost DC-DC變換器樣機(jī)開發(fā).pdf
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