Boost变换器工作原理与模式分析

"UCC3818是一款用于控制Boost升压转换器的集成电路，该转换器主要用于提升输入电压，以获得更高的输出电压。本资料详细分析了Boost变换器的电路结构、工作原理以及不同模式下的稳态特性。" 在Boost变换器的电路拓扑中，主要包括一个开关元件（通常是晶体管）、一个储能电感L、一个滤波电容C以及一个二极管。这种拓扑结构允许在开关周期内，通过调整晶体管的导通时间比例D（占空比），来改变输出电压Vo与输入电压Vs之间的比率。 Boost变换器的工作原理基于电感器的能量存储和释放。当晶体管导通时，输入电压Vs向电感L充电，而二极管截止，负载电压由电容C维持；当晶体管截止，二极管导通，电感L释放之前存储的能量供给负载和电容，从而提高输出电压。输出电压Vo与输入电压Vs之间的关系由占空比D决定，即Vo = D * Vs + (1 - D) * Vo，简化后得到Vo = D * Vs / (1 - D)。 在连续导电模式（CCM）下，Boost变换器的主要稳态参数可以通过电感电压伏秒平衡原理进行分析。在CCM中，电感电流在整个开关周期内保持连续，电感电压的平均值为零。因此，输出电压与输入电压的比例（电压变比M）始终大于1，这使得Boost变换器被称为升压变换器。 电感电流纹波是另一个关键参数，其峰值到平均值的差值为Ipp = D * Vs / L。输入输出电流比等于电压变比的倒数，即Iout = Iin / M，假设转换效率为1。 在不连续导电模式（DCM）下，当电感L较小，负载电阻R较大，或者开关频率fS较低时，Boost变换器会进入此模式。在DCM中，电感电流会在每个开关周期内断续，电压变比M不仅依赖于占空比D1，还与另一个占空比D2有关，D2由电路参数决定。 通过对D2与电路参数的推导，可以进一步理解DCM模式下电压变比的计算。DCM与CCM模式之间的转换临界条件涉及到电感电流I_s，当I_s等于零时，从CCM过渡到DCM。 总结来说，UCC3818在Boost电路中的应用涉及到对占空比的精确控制，以实现输入电压到输出电压的提升。同时，理解Boost变换器在CCM和DCM模式下的工作原理和稳态特性对于设计和优化升压电源至关重要。