BOOST电路的一些小理解
Boost 电路,又称升压变换器(Step-Up DC-DC Converter),是电力电子领域中最基础、最常用的 DC-DC(直流 - 直流)变换器拓扑之一,核心功能是将低幅值的直流输入电压稳定地转换为更高幅值的直流输出电压,广泛应用于需要 “低压升高压” 的电子系统中。
2N7000的开关频率100k,50%占空比。
这里面关键的元件是这个电感。
若很长时间没有对开关管进行控制,所有元器件是属于理想状态,所以Uo=Ui;
当开关管导通时,电感中的电流成线性增加,电感自感阻碍电流上升,电感将电能转为磁能存储起来。
二极管的作用是防止电容对地放电。
当开关管关闭时,此时电感的电流又降开始慢慢减少。由于自感的作用阻碍电流的减小,电感两端是左负右正,所以输出端的电压就成了Uo=Ui+UL。输出电压大于输入电压。
也就是说这里电感的电压 叠加 电源电压 一起实现了升压。
然后这里的后端电阻,即负载 也有很关键的作用,它给电容提供一个泄放的回路,如果没有这一个回路,即把后端开路,那么电容就会一直充电,直到充满。此时就是 电源、电容、电感三者联合在一起的电压,这时候电压就会很高。实测如果输入12V 那么这个位置会输出80V.
也就是说,整个电路输出多少是和后端的负载息息相关的,如果后面的负载不同,就会出现电路元件参数与负载需求不匹配 的结果。
比如上面电路的当前参数下(22uH,22uF,1k)是24V输出,如果改变后端电阻,哪怕改一点都会变化很大的电压。如果把1k换成0.1k 那么
电感 L1(22μH)严重不足,储能能力不够
Boost 电路的电感储能能力直接决定了升压能力。根据 而你实际使用的,远小于最小需求 500μH。电感储能不足会导致:
- 开关管导通时,电感电流无法充分增长(储能不够);
- 开关管关断时,电感释放的能量不足以将输出电压抬升到目标值(24V),带载后电压进一步跌落。
所以不能到达24V。
那如果想要负载变化的情况下固定要24V的升压怎么办?
答:加一个反馈电路 实时控制占空比从而改变输出的电压。
这样就能在不同负载的情况下都输出24V啦!
LM2596的内部是这样的,事实上大多数芯片也都是用个反馈电路来实现稳定电压的效果的。