深入解讀:升壓轉(zhuǎn)換器拓撲原理圖分析
一直以來,升壓轉(zhuǎn)換器都是大家的關注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在,小編將在本文對升壓轉(zhuǎn)換器拓撲原理圖進行詳細分析,詳細內(nèi)容請看下文。
一、升壓轉(zhuǎn)換器
升壓轉(zhuǎn)換器在各個領域都有廣泛的應用,例如:1. 電子設備:升壓轉(zhuǎn)換器被應用于手機、平板電腦、筆記本電腦等移動電子設備中,將電池電壓提升以滿足各個部件的供電需求。2. 汽車電子:升壓轉(zhuǎn)換器被用于汽車電子系統(tǒng)中,將汽車電池的低電壓(通常是12V)提升到適合于發(fā)動機管理系統(tǒng)、音視頻娛樂系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等設備的電壓。3. 可再生能源:升壓轉(zhuǎn)換器在太陽能、風能等可再生能源系統(tǒng)中也有廣泛應用,將低電壓的可再生能源轉(zhuǎn)換為適合并網(wǎng)或能源存儲系統(tǒng)的高電壓。4. 無線通信:升壓轉(zhuǎn)換器被用于無線通信系統(tǒng)中,將電池供電的低電壓轉(zhuǎn)換為無線模塊需要的高電壓,用于信號放大、射頻發(fā)射等。5. 工業(yè)控制:升壓轉(zhuǎn)換器在工業(yè)控制設備中也有廣泛應用,例如將低電壓的PLC系統(tǒng)提升為高壓以適合其他設備的控制輸電。
二、升壓轉(zhuǎn)換器拓撲原理圖分析
升壓轉(zhuǎn)換器將其輸入電壓升高為更大的輸出電壓。當開關Q1不導通時,能量轉(zhuǎn)移到輸出端。圖1是非同步升壓轉(zhuǎn)換器的原理圖。
圖1:非同步升壓轉(zhuǎn)換器原理圖
公式4計算占空比:
公式5計算最大MOSFET應力:
公式6給出了最大二極管應力:
其中Vin是輸入電壓,Vout是輸出電壓,Vf是二極管正向電壓。
使用升壓轉(zhuǎn)換器,可以看到脈沖輸出電流,因為LC濾波器位于輸入端。因此,輸入電流是連續(xù)的,輸出電壓紋波大于輸入電壓紋波。
在設計升壓轉(zhuǎn)換器時,重要的是要知道,即使轉(zhuǎn)換器不在進行切換,也會有從輸入到輸出的永久連接。必須采取預防措施,以防輸出端可能發(fā)生的短路事件。
對于大于4A的輸出電流,應使用同步整流器替換二極管。如果電源需要提供大于10A的輸出電流,強烈建議采用多相或交錯功率級方式。
當在CCM模式下工作時,升壓轉(zhuǎn)換器的動態(tài)特性由于其傳遞函數(shù)的右半平面零點(RHPZ)而受到限制。由于RHPZ無法補償,所以可實現(xiàn)的帶寬通常將小于RHPZ頻率的五分之一到十分之一。請參見公式7:
其中Vout是輸出電壓,D是占空比,Iout是輸出電流,L1是升壓轉(zhuǎn)換器的電感。
圖9至圖14顯示了非同步升壓轉(zhuǎn)換器中FET、二極管和電感器在CCM模式下的電壓和電流波形。
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