升壓開關(guān)電源原理簡介

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1、3基于Boost結(jié)構(gòu)的升壓電源開關(guān)的升壓原理3.1Boost升壓電路結(jié)構(gòu)圖及其主要波形Boost升壓電路（如圖3.1）TVpekToffTonVea0VVwm調(diào)制電壓IonQ1電流inIoffD1電流ia圖3.1Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及L1和Q1的工作波形由圖3.1可知，Q1關(guān)斷時(shí)，L1的極性反向；Q1導(dǎo)通時(shí)，L1儲(chǔ)存的能量經(jīng)D1以更高的電壓輸出。圖3.2所示為連續(xù)模式下Boost調(diào)整器Q1和D1的電流波形。電感L1和Q1再次導(dǎo)通前沒將存儲(chǔ)能量釋放完。D1導(dǎo)通D1導(dǎo)通Q1offQ1on0電流I1I1I1I2圖3.2連續(xù)模式下Q1和D1的電流波形I

2、2I23.1Boost升壓電路升壓原理下面定性分析在圖3.1中，輸出電壓V0比直流輸入電壓Vdc高的原因。當(dāng)Q1在Ton時(shí)段導(dǎo)通時(shí)，D1反偏，L1的電流線性上升到Ip=VdcTdc/L1，電感儲(chǔ)存了能量[8]。由于Q1導(dǎo)通時(shí)段輸出電流完全由C0提供，所以C0應(yīng)選得比較大，以使在Ton時(shí)間段向負(fù)載供電時(shí)其電壓降低能滿足要求。Q1關(guān)斷時(shí)，由于電感電流不能突變，L1電壓極性顛倒，L1異名端電壓相對同名端為正[6]。L1同名端為Vdc且L1經(jīng)D1向C0充電，使C0兩端電壓（泵升電壓）高于C0。此時(shí)電感儲(chǔ)能給負(fù)載提供電流并補(bǔ)充C0單獨(dú)向負(fù)載供電時(shí)損失的

3、電荷。Vdc在Q1關(guān)斷時(shí)段也向負(fù)載提供能量。輸出電壓的調(diào)整是通過負(fù)反饋環(huán)控制Q1導(dǎo)通時(shí)間實(shí)現(xiàn)的[7]。若直流負(fù)載電流上升，則導(dǎo)通時(shí)間會(huì)自動(dòng)增加為負(fù)載提供更多能量。若Vdc下降而Ton不變，則峰值電流即L1的儲(chǔ)能會(huì)下降，導(dǎo)致輸出電壓下降。但負(fù)反饋環(huán)會(huì)檢測到電壓的下降，并通過增大Ton來維持輸出電壓恒定。4采用UC3842作為控制芯片的升壓電路分析4.1UC3842芯片的特點(diǎn)及采用該芯片電路特點(diǎn)UC3842工作電壓為16~30V，工作電流約15mA。芯片內(nèi)有一個(gè)頻率可設(shè)置的振蕩器；一個(gè)能夠源出和吸入大電流的圖騰式輸出結(jié)構(gòu)，特別適用于MOSFET的

4、驅(qū)動(dòng)；一個(gè)固定溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓和高增益誤差放大器、電流傳感器；具有鎖存功能的邏輯電路和能提供逐個(gè)脈沖限流控制的PWM比較器，最大占空比可達(dá)100％。另外，具有內(nèi)部保護(hù)功能，如滯后式欠壓鎖定、可控制的輸出死區(qū)時(shí)間等。由UC3842設(shè)計(jì)的DC／DC升壓電路屬于電流型控制，電路中直接用誤差信號(hào)控制電感峰值電流，然后間接地控制PWM脈沖寬度。這種電流型控制電路的主要特點(diǎn)是：(1)輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動(dòng)調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率；(2)電流型控制檢測電感電流和開關(guān)電流，并在逐個(gè)脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放

5、大器的輸出比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號(hào)的變化而變化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改善了線性調(diào)整率；(3)簡化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時(shí)，電流限制使電感和開關(guān)管更有效地工作；(4)電流型控制電路中需要對電感電流的斜坡進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)?，平均電感電流大小是決定輸出大小的因素，在占空比不同的情況下，峰值電感電流的變化不能與平均電感電流變化相對應(yīng)，特別是占空比，50％的不穩(wěn)定性，存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差，即使占空比<50％，也可能發(fā)生高頻次諧波振蕩，因而需要斜坡補(bǔ)償，使峰值電感電流與平均電感電流變化相一致，但是，同步

6、不失真的斜坡補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有一定的難度。4.2升壓電路結(jié)構(gòu)及特性分析4.2.1由UC3842作為控制的Boost電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由UC3842控制的Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電路分別如圖4.1和圖4.2所示。圖4.2中輸入電壓Vi=16~20V，既供給芯片，又供給升壓變換。開關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開閉，使電感L儲(chǔ)存能量并釋放能量。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感以V1／L的速度充電，把能量儲(chǔ)存在L中。當(dāng)開關(guān)截止時(shí)，L產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，通過二極管D把儲(chǔ)存的電能以(Vo-Vi)／L的速度釋放到輸出電容器C2中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少

7、由通過電感電流的峰值來控制。整個(gè)穩(wěn)壓過程由二個(gè)閉環(huán)來控制[9,10]，即閉環(huán)1輸出電壓通過取樣后反饋給誤差放大器，用于同放大器內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓，誤差放大器控制由于負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化。閉環(huán)2Rs為開關(guān)管源極到公共端之間的電流檢測電阻，開關(guān)管導(dǎo)通期間流經(jīng)電感L的電流在Rs上產(chǎn)生的電壓送至PWM比較器同相輸入端，與誤差電壓進(jìn)行比較后控制調(diào)制脈沖的脈寬，從而保持穩(wěn)定的輸出電壓。誤差信號(hào)實(shí)際控制著峰值電感電流。由UC3842控制的Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電路分別如圖4.1、4.2所示。反饋PWM輸入Vi，C1儲(chǔ)能電感L整流

8、濾波D、C2輸出V0Vcc功率開關(guān)SUC3842電流取樣Rs振蕩RT,CT&補(bǔ)償R1，Cr圖4.1UC3842控制的DC/DC升壓電路結(jié)構(gòu)圖4.2UC3842控制的