Boost变换器工作原理与稳态分析

"本资料详细解析了Boost变换器的工作原理和稳态特性，主要关注连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）下的关键参量分析。" Boost变换器是一种直流-直流转换器，其电路拓扑结构简单，能够将输入电压提升到高于输出电压，因此常被称为升压变换器。在CCM（连续导电模式）下，晶体管导通时间占整个周期的比例（导通比D）决定了输出电压Vo与输入电压Vs之间的关系。当晶体管导通时，能量从输入传递到电感L，然后在晶体管截止时，电感释放储存的能量给负载和电容C，使得输出电压得以提高。稳态电压变比M可以通过公式\( M = \frac{1}{1-D} \)计算，表明输出电压总是大于输入电压。 在CCM的主要参量稳态波形分析中，电感电流纹波是一个重要的考虑因素。纹波电流的峰值到平均值的差值可以用公式\( i_{PP} = D \cdot V_s / L \)来表示，而输入输出电流比则为\( \frac{I_{in}}{I_{out}} = \frac{1}{M} \)。效率为1时，这个比例等于导通比D。 当电感L较小、负载电阻R较大或开关频率fS较低时，Boost变换器会进入DCM（不连续导电模式）。在DCM中，电感电流在每个周期内可能会降至零，导致电压变比M不仅与导通比D1有关，还与D2有关，D2取决于电路的具体参数。通过推导可以得出D2与电路参数的关系，包括电阻R、电感L和开关频率fS。 DCM模式下，稳态电压变比的计算涉及两个导通比，即\( M = \frac{1}{2-D_1+D_2} \)，这表明在DCM中，输出电压的提升受到更多因素的影响。同时，CCM与DCM模式的临界条件是电感电流在开关周期结束时不为零，即\( I_{out} \neq 0 \)。 通过对这两种模式的稳态电压变比曲线的比较，我们可以理解在不同操作模式下，如何通过调整电路参数来优化Boost变换器的性能。在实际应用中，选择合适的模式和参数，可以实现高效、稳定且符合需求的电压提升效果。