DCDC開關電源基礎知識之Boost電路輸出電壓公式
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VIN是輸入電壓,L是電感元件,IL是電感電流,RL是電感等效電阻,DFW是續(xù)流二極管,M是主開關功率管,COUT是輸出電容,RESR是COUT的等效串聯(lián)電阻,RLOAD是負載電阻,VOUT是輸出電壓,ILOAD是負載電流。
本文只推導Boost電路在CCM和DCM情況下的輸出電壓公式。
CCM


首先,考慮轉換器穩(wěn)定工作在CCM模式下的情況,在這種情況下,VIN、VOUT、ILOAD以及工作頻率fs均不發(fā)生改變。按照開關管M的導通和關斷,可將其分為兩個階段:充電階段TC以及放電階段TD。
在充電階段,開關管M導通,此時可將其等效為帶電阻的導線,其電阻值與導通阻抗RDS(ON)一致。此時,電流IL不經(jīng)過DFW,可將其等效為斷路。設一個完整的開關周期為TS,開關管M導通時間占總周期的占空比為D,則開關管M持續(xù)打開的時長TON為:

在這一階段,負載電流ILOAD均由輸出電容COUT提供。
在放電階段,開關管M關斷,此時開關管的漏-源兩端具有非常大的阻抗,可以將其等效為斷開的開關,即斷路。由于IL不能突變,故IL不再流過開關管M,而是經(jīng)DFW流向輸出端放電。此時DFW處于導通狀態(tài),其左側電壓與先前一致,為VDFW+ILRL-VIN,右側電壓為輸出電壓VOUT。DFW可等效為直流壓降VDFW和閉合開關的組合。在TD階段,L兩端的電流是不突變的,所以其兩端電壓為線性,值為VOUT+VDFW+ILRL-VIN。由此可知,電感電流的下降電流△IL(-)為:

DCM


在DCM模式下,可以分為:充電階段TC、放電階段TD、保持階段TH。在TC階段,開關管M導通,DFW關斷;在TD階段,開關管M關斷,DFW正常工作。這兩個階段與CCM模式下的兩個階段的工作過程是一致的,唯一的區(qū)別僅為此時關斷的時間TOFF不等于(1-D)TS。
由于電感等效電阻RL、開關管導通阻抗RDS(ON)、續(xù)流二極管導通壓降VDFW較小,為方便計算,均忽略,可得:

