一

基本工作原理

當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1閉合時(shí)，電流從電源VIN流出，路徑為：VIN→L1→SW1→GND。此時(shí)電感儲(chǔ)存磁能（電流逐漸增大），而電容C2向負(fù)載供電（維持VOUT電壓）。當(dāng)SW1關(guān)斷時(shí)，電感中的電流無(wú)法突變，為維持電流大小，電感兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（極性為左負(fù)右正）。電感電壓與電源電壓串聯(lián)疊加，通過(guò)二極管D1向電容C2充電，同時(shí)為負(fù)載供電。此時(shí)VOUT電壓被抬升至高于VIN。當(dāng)SW1再次閉合時(shí)，二極管D1因反向偏置而截止，阻止電容C2通過(guò)SW1放電。電容C2只能通過(guò)負(fù)載以RC時(shí)間常數(shù)確定的速率，從而保持輸出電壓VOUT的穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的占空比（導(dǎo)通時(shí)間與周期的比例），電感不斷儲(chǔ)能—釋能，電容持續(xù)充放電，最終在輸出端獲得穩(wěn)定的升壓效果（VOUT > VIN）。

二

電路設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)

1. 電感的選擇與計(jì)算

在BOOST升壓電路中，電感器的選擇對(duì)電路工作模式、輸出電壓穩(wěn)定性及效率至關(guān)重要，需重點(diǎn)考量電感值與飽和電流：電感值大小決定電流變化速率，若過(guò)高會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，過(guò)低則可能使開(kāi)關(guān)元件關(guān)閉時(shí)電流迅速降為零而進(jìn)入斷續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）；電感的飽和電流必須大于電路正常工作時(shí)的最大電流（包含穩(wěn)態(tài)峰值電流與瞬態(tài)尖峰電流），以防飽和導(dǎo)致電感性能衰退、引發(fā)過(guò)流等故障。電感值的計(jì)算通常依據(jù)以下公式（?IL是電感電流變化量），實(shí)際取值應(yīng)比理論值大30%~50%以留足設(shè)計(jì)余量：

2. 輸出濾波的選擇與計(jì)算

輸出濾波器對(duì)于濾除開(kāi)關(guān)噪聲及維持輸出電壓穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用，典型的輸出濾波器由輸出電容器和感測(cè)電阻構(gòu)成，其主要參數(shù)選擇要點(diǎn)如下：? 輸出電容器容量需依據(jù)所需紋波電壓確定最小容量，以通過(guò)足夠的充放電能力抑制電壓波動(dòng)；? 等效串聯(lián)電阻越低，濾波效果越優(yōu)且電容器壽命越長(zhǎng)，可有效減少紋波電壓中的高頻分量；? 感測(cè)電阻值需盡可能小，以在實(shí)現(xiàn)輸出電流精確測(cè)量的同時(shí)降低功率損耗，平衡測(cè)量精度與能量效率。輸出電容器的計(jì)算公式為（?VOUT是輸出電壓的允許紋波），實(shí)際取值應(yīng)比理論值大30%~50%以留足設(shè)計(jì)余量：

三

工作模式

根據(jù)電感電流是否連續(xù)，BOOST電路可分為以下三種工作模式：1. CCM連續(xù)導(dǎo)通模式其工作特點(diǎn)是：電感電流在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)始終大于零，適用于較大負(fù)載電流場(chǎng)景，具有較高的效率。其工作過(guò)程為：開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，二極管反向偏置截止，輸入電源對(duì)電感充電，電感電流線性增加，負(fù)載由輸出電容供電；開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，電感通過(guò)二極管向負(fù)載和電容放電，電感電流線性減小但保持正值，同時(shí)為輸出電容充電，其電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系為Vout = Vin/(1-D)（D為占空比，取值范圍0其需要滿足的條件是：

2. BCM臨界導(dǎo)通模式由于電感電流在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通前已降為零，因此可實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)（ZCS），有效降低開(kāi)關(guān)損耗，在提升電路效率與可靠性方面具有一定優(yōu)勢(shì)。其需要滿足的條件是：

3. DCM斷續(xù)導(dǎo)通模式其工作特點(diǎn)是：電感電流在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)會(huì)降為零，適用于輕載或小電流情況，且控制特性非線性較強(qiáng)。其工作過(guò)程為：開(kāi)關(guān)導(dǎo)通階段與CCM模式相同，輸入電源對(duì)電感充電使電感電流線性上升，負(fù)載由輸出電容供電；開(kāi)關(guān)關(guān)斷階段，電感通過(guò)二極管向負(fù)載和電容放電，電感電流線性下降至零，隨后二極管截止，負(fù)載完全由輸出電容供電；在電流為零階段，電感電流保持為零直至下一個(gè)周期開(kāi)始。該模式在輕載時(shí)可避免CCM模式可能出現(xiàn)的效率下降問(wèn)題，但非線性控制特性對(duì)電路設(shè)計(jì)精度要求更高。其需要滿足的條件是：