O circuito Boost é um circuito boost DC de comutação, que pode tornar a tensão de saída maior que a tensão de entrada. É um método comum de projeto de circuitos em projetos de circuitos eletrônicos. Este artigo apresentará o princípio básico do boost e o projeto dos parâmetros do circuito.
Primeiro precisamos saber:
Os capacitores bloqueiam a mudança de tensão, passam alta frequência, bloqueiam baixa frequência, passam AC, bloqueiam DC.；
O indutor bloqueia a mudança de corrente, passa baixa frequência, bloqueia alta frequência, passa DC, bloqueia AC.；
figura 1 diagrama esquemático do circuito de reforço do interruptor de reforço
Supondo que a chave (triodo ou tubo MOS) esteja desligada há muito tempo, todos os componentes estão em estado ideal e a tensão do capacitor é igual à tensão de entrada.Este circuito será explicado em duas partes: carga e descarga.
Durante o carregamento, a chave é fechada (o triodo é ligado) e o circuito equivalente é mostrado na Figura 2. A chave (triodo) é substituída por um fio. Neste momento, a tensão de entrada flui através do indutor. Evite que o capacitor do diodo seja descarregado para o solo. Como a entrada é de corrente contínua, a corrente no indutor aumenta linearmente em uma determinada proporção, que está relacionada à indutância. À medida que a corrente do indutor aumenta, alguma energia é armazenada no indutor.
Conforme mostrado na figura, este é o circuito equivalente quando a chave está desligada (o triodo está desligado). Quando a chave é desligada (o triodo é desligado), a corrente que flui através do indutor não se tornará imediatamente 0, mas mudará lentamente do valor no final do carregamento para 0, devido às características de retenção de corrente do indutor . O circuito original foi desconectado, então o indutor só pode ser descarregado através do novo circuito, ou seja, o indutor começa a carregar o capacitor e a tensão no capacitor aumenta. Neste momento, a tensão já é superior à tensão de entrada e o boost está finalizado.Falando nisso, o processo de boosting é um processo de transferência de energia de um indutor. Ao carregar, o indutor absorve energia e, ao descarregar, o indutor libera energia. Se a capacitância for grande o suficiente, uma corrente contínua poderá ser mantida no terminal de saída durante a descarga. Se este processo liga-desliga for repetido, uma tensão superior à tensão de entrada pode ser obtida através do capacitor.
boostProcesso de reforço de circuito
Aqui estão alguns suplementos.：Com baixa tensão AA, o gargalo de potência e eficiência do circuito flyback boost está no tubo de comutação, no tubo retificador e em outras perdas (incluindo indutância).Indutores com ímãs muito pequenos (incapazes de armazenar energia adequada) e diâmetro de fio muito fino (alta corrente de pulso causará grande perda de fio) não podem ser usados.A maioria dos retificadores usa Schottky, que é igual a todos os outros. Quando a tensão de saída é 3.3 V, a perda do retificador é de cerca de 10%.Switch, a chave está aqui, coloque uma grande quantidade suficiente na saturação, a queda de tensão de condução deve ser pequena, é a chave para o sucesso. Há apenas um volt no total e, se os tubos forem consumidos demais, não haverá saída de eletricidade. Como a queda de tensão de alguns tubos não deve exceder 0.2-0.3 V quando a corrente máxima é selecionada, se apenas um tubo não puder fazer isso, muitos tubos serão conectados em paralelo.Qual é a corrente máxima? Vamos chamá-lo de 1A se for simples, mas é mais do que isso. Devido à baixa eficiência, ultrapassará 1.5A, que é o valor médio. É 3A durante a fonte de alimentação de meio ciclo e a forma de onda da corrente real é de 0 a 6A. Portanto, sugere-se que dois tubos chamados 5A e 3A sejam combinados para dificilmente aguentarem.Nenhum dos chips prontos está integrado aos tubos de alta corrente mencionados acima, por isso sugere-se que o circuito de aterramento seja suficiente para lidar com o circuito estranho.Esses conteúdos complementares são conhecimentos que não estão disponíveis no livro didático, mas podem ser comparados e verificados com os conteúdos do livro didático.Quando a chave é ligada, a fonte de alimentação forma um loop através do tubo da chave indutora e a corrente é convertida em armazenamento de energia magnética no indutor; Quando a chave é desligada, a energia magnética no indutor é convertida em energia elétrica, que fica negativa à esquerda e positiva à direita na extremidade do indutor. Esta tensão é sobreposta na extremidade positiva da fonte de alimentação e um loop é formado através da carga do diodo para completar a função de reforço. Neste caso, para melhorar a eficiência de conversão, devemos partir de três aspectos: reduzir ao máximo a impedância do circuito quando o tubo da chave é ligado, para que a energia elétrica possa ser convertida em energia magnética tanto quanto possível ; Reduza ao máximo a impedância do circuito de carga, para que a energia magnética possa ser convertida o máximo possível em energia elétrica e a perda do circuito seja a menor; Reduza ao máximo o consumo do circuito de controle, pois o consumo do circuito de controle é desperdiçado no sentido da conversão e não pode ser convertido em energia na carga.BoostDesign de parâmetros de circuito
Para o circuito Boost, o modo contínuo da corrente do indutor é muito diferente do modo descontínuo da corrente do indutor. A tensão de saída do modo descontínuo está relacionada à tensão de entrada, indutância, resistência de carga, ciclo de trabalho e frequência de comutação. A tensão de saída do modo contínuo depende apenas da tensão de entrada e do ciclo de trabalho.
seleção do capacitor do filtro de saída
Na fonte de alimentação chaveada, a função do capacitor de saída é armazenar energia e manter uma tensão constante.A seleção do capacitor do circuito Boost serve principalmente para controlar a ondulação de saída dentro da faixa especificada.Para o circuito Boost, a impedância do capacitor e a corrente de saída determinam a ondulação da tensão de saída.A impedância do capacitor consiste em três partes, a saber, a indutância em série equivalente (ESL), a resistência em série equivalente (ESR) e o valor de capacitância (C).No modo contínuo de corrente do indutor, a capacitância depende da corrente de saída, da frequência de comutação e da ondulação de saída esperada. Quando o MOSFET está ligado, o capacitor do filtro de saída fornece toda a corrente de carga.
Na fonte de alimentação chaveada, a função do indutor é armazenar energia.A função do indutor é manter uma corrente constante ou limitar a mudança de corrente no indutor.No circuito Boost, a escolha de uma indutância apropriada geralmente é usada para limitar a ondulação da corrente que flui através dele.A corrente de ondulação do indutor é proporcional à tensão de entrada e ao tempo de ativação do MOSFET, e inversamente proporcional à indutância. A indutância determina o ponto de trabalho do modo contínuo e do modo descontínuo.Além da indutância do indutor, a corrente contínua máxima ou de pico e a frequência máxima de trabalho também devem ser observadas ao selecionar o indutor.Se a corrente do indutor exceder sua corrente nominal ou a frequência de trabalho exceder sua frequência máxima de trabalho, isso levará à saturação e ao superaquecimento do indutor.
Na mudança DC/DC de baixa potência, o PowerMOSFET é o interruptor de alimentação mais comumente usado. O custo do MOSFET é relativamente baixo e a frequência operacional é relativamente alta.O MOSFET é selecionado no projeto considerando principalmente sua perda de condução e perda de comutação.É necessário que o MOSFET tenha uma resistência RDS(ON) suficientemente baixa e uma carga de porta relativamente baixa Qg.
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