基于3842的boost电路关键参数举例分析

注意：本例分析DCM模式，对CCM模式本例中部分公式将不适用！一、首先明确boost电路主要考虑参数：1、  输入电压Ui，输出电压Uo，输出电流Io：本例输入电压12V，输出电压44V，输出电流Io=4*0.068A。2、  Mos管最大允许电流I：最大允许电流与选定mos管有关，本例设定最大允许电流为4.8A。3、  boost电路工作模式：电流连续或断续。Boost电路电感越大或开关频率越高越容易进入电流连续模式。本例由外部反馈电路决定，只能采用电流断续模式（DCM），但当增大电流取样补偿时，也可工作在电流连续模式。       4、开关频率设定              开关频率不应低于20KHz，以避免电感发出可听声音,本例取55KHz。       5、电感选取：在不重选电感下，续用原电路电感47uH。Boost电感选择基本标准：在电流临界连续下计算电感：基本依据：功率平衡需要条件：输入电压Ui，输出电压Uo，输出电流Io，开关频率f，占空比D。其中Uo/Ui=1/（1-D）。在一个周期中电感存储电能为L*I2/2，在mos管关断期间（此描述仅对临界连续有效）电源向负载输出能量：Ui*I（1-D）/（2*f）。一个周期总功率PL为（也即负载消耗功率）PL= L*I2*f/2+Ui*I（1-D）/2。其中I=Ui*D/（f*L）。所以PL=Ui2*D2 /(2L*f)+Ui2*D（1-D）/（2L*f）。输出功率为Po=Uo*Io。功率守恒则：Ui2*D2 /(2L*f)+Ui2*D（1-D）/（2L*f）=Uo*Io。Ui2*D/（2L*f）= Uo*Io。将本例Ui，Uo及D与Uo，Ui关系代入上式求得临界连续模式电感与频率关系式为：L=4.37/f。由于选用电感为47uH，反推f=92.98KHz。要保持电流断续模式则开关频率应小于92.98KHz。注：以上公式中采用了占空比D，以方便计算，实际DCM模式将不能用公式Uo/Ui=1/（1-D）计算占空比（其适用条件是临界连续模式及连续模式），将D换为导通时间Ton，将1-D换为Tr（升压二极管导通时间）将更能清楚看到负载及输入电压变化对Ton及Tr的影响。然Ton+Tr≤T，Ui*Ton=（Uo-Ui）*Tr，第一个为周期时间限制，第二个为伏秒平衡条件。当Ton+Tr=T时负载继续增大将使电路进入连续模式。此时的功率将需再加上电感电流中的恒定直流分量，P=Ui*Id。具体分析略。上述公式经过实验验证。       6、输出滤波电容选择：输出滤波电容影响输出电压纹波其他影响因素包括开关频率f及占空比D，升压电感电流峰值Imax。电容选取取决于允许纹波电压大小。△Uc=D*Io/（f*C），此为电容纹波峰峰值（此处未考虑电容充电电流小于负载电流时间和电感电流降为零到mos管再次开通时间这之间电容放电影响，但由于该电路条件下占空比已经很大，忽略这些条件对计算结果影响相对较小）。实际电容纹波电压见图1.C=D*Io/（△Uc*f）。若取纹波电压为输入电压0.5%则电容C为：C=16.34uF。     图 1