用MT3540芯片設計BOOST電路(二)
當開關斷開時:
比如說,當開關閉合,經過了t1時間后,開關再斷開。
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由于開關斷開,就形成了新的回路,如上圖所示。由于負載電流比較大,電感上的電流在減小。根據(jù)電感的特性:阻礙電流的變化。所以產生右正左負的自感電動勢。這個電動勢和電源電壓是一個方向,所以從AB兩個節(jié)點往左看,它們2個是疊加在一起的,Vin+VL。也就是說,電容兩端的電壓如果是Vo的話,那么。Vin我們是知道的,但是VL呢?這個要取決于Vo是多少了,
。所以,這里的關鍵就是知道Vo多少。一般在電路設計時,Vo是取決于項目需求的,比如說12V,比如說15V。所以,我們只要根據(jù)這個就能確定電感電壓VL了。如果電路穩(wěn)定,那么Vo肯定也是穩(wěn)定的。所以,VL是一個常數(shù)。
那么,知道了上面這個關系后,此時,電感電流是這樣變化的:
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對于電感來說,可以把它看作一個搬運能量的工具,而電感是通過充能和放能來搬運的,一次充能+一次放能,它的一個周期內的平均電流就是給負載搬運的平均能量。
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也就是陰影部分的平均電流,就是電感在一個周期內搬運的平均能量。
在理解了上面的基礎上,我們再回來討論電感本身的充放電。對于電感來說,充能=放能,才能達到電感的平衡,也就是說電感充能時的電流變化量= 電感放能時的電流變化量,也就是Δion =Δioff。為什么這么說呢?不信你看下面這幾幅圖:
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假設電感上的電流是這樣變化的,那么輸出平均電流就是Io。
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如果后面的負載增大,那么電感上的平均電流就是這樣的Io。
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如果負載減小,那么電感上的平均電流就是這樣的Io。上面這三種電感電流波形有一個很別致的名字,分別叫:BCM、CCM、DCM,臨界模式、連續(xù)模式、斷續(xù)模式。
如果電感上的充能Δion ≠ 放能Δioff 呢?
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就會出現(xiàn)這樣的情況,請問電感上的平均電流還是穩(wěn)定的嗎?很明顯不穩(wěn)定。所以,這里的關鍵就是:Δion =Δioff。
這里不得不又提到剛才的萬金油公式了:,根據(jù)這個公式,我可以做一個變換:
,而di就是電流變化量Δi,dt就是時間變化量Δt,所以:
在開關閉合的ton期間:
在開關斷開的toff期間:
由于我們分析過,Δion =Δioff。所以,這里我們要忽略電流方向上的關系,所以等式右邊取它的絕對值,這個大家要搞清楚,也就是變成了下面的式子:
再進一步的變換,把L約掉,就有了:
上面這個式子就是大名鼎鼎的伏秒平衡公式。根據(jù)這個公式我們可以推導出來占空比:
所以, ???????????????????
其中,D就是占空比,,表示的意思就是開關打開的時間在整個周期的占比。
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這個占空比是什么意思呢?其實就是指最大占空比。當電感從BCM進入到CCM模式后,它的占空比已經達到最大了,也就是。只有在DCM模式,占空比是隨著負載變化而變化的:負載越小,占空比越?。回撦d越大,占空比越大。這里要區(qū)分好,很多人對這里的概念還是很模糊的。
那么,可能會有人好奇:占空比一樣,在BCM到CCM是如何提供更大的負載電流Io呢?其實,這里涉及到一個瞬態(tài)的變化過程。
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在負載突然增大的這段時間內,開關一直處于打開的,直到滿足負載電流Io。在此期間雖然開關一直閉合,但是我們一般不談占空比,因為這是瞬態(tài)的情況。占空比一般在穩(wěn)態(tài)情況下談的。所以,我們計算出來的占空比,指的是穩(wěn)態(tài)最大占空比,它在進入BCM模式時,已經達到最大值了。