基于Boost的电容升压电路
02-08
图1 升压型电路拓扑
原理简述:
上图为升压型电路拓扑,是在BOOST变换器基础上演变来。传统的BOOST在开关管导通时只对电感充电,电源利用率低。 通过增加电容,开关管导通时电源同时对电感、电容充电。关断时,输入电源、电感、电容串联起来给负载供电,从而提高增益。
2d1
传统BOOST电压增益: 1d ,上图拓扑电压增益:1d,d为占空比。 可以看出电压增益明显提高,且可以通过增加电容继续提高增益:
当电容数量为N时, 电压增益:1N(1d) 1d
该拓扑优点:
(1) 高增益,且可调节,根据实际变压比需要,通过增加电容数量提高增益;
(2) 与耦合电感升压变换器相比,具有能量传输、动态响应快,体积小、线路损耗少等
特点。
不足之处:
(1) 随着增益的提高,相应的提高开关管的数量,开关损耗增加,影响效率;
(2) 输入、输出电流脉动较大。
下一步思路:
(1) 针对高增益伴随的开关较多问题,可以采用软开关技术;
(2) 在图1拓扑的基础上,采用交错并联结构,可以有效减小输入、输出电流脉动,同
时减小开关管的电压、电流应力。
任务:
(1)掌握变换器工作原理,包括电路在不同开关状态下的工作方式;
(2)对电路中的主要物理量(电感电流、电容电压等)进行数学分析,推导出输入输出增益公式,根据电路输入、输出等指标要求,计算所需电容、电感值;
(3)设计控制电路,对主电路进行小信号建模分析,设计补偿网络,使变换器具有良好的稳态性能和动态特性;
(4)仿真验证。