二次型Boost.doc

二次型BOOST电路
一． 电路结构与原理

开关管导通时，电容储能向电感放电，电感电流线性上升，输入电压给电感充电，电感电流线性上升，二极管承受正向电压导通，二极管因反并联在电感两端承受反向电压关断，电容储能向负载放电以维持输出电压稳定，二极管 因反并联在负载两端承受反向电压关断。
开关管断开时，电感向电容及负载放电，二极管承受正向电压导通，电感电流 向电容 及电感放电，电感电流线性减小，二极管 承受正向电压导通，二极管因并联在电感两端承受反向电压关断。

二次型电路较之传统开关 DC-DC 变换器具有更宽的输入电压范围。
二． 电路调试

三． 损耗分析
1.开关管开通

阶段1：开关管开通后，开关管电流iS由零线性增加，二极管电流iD由iL线性下降，经tr后， iS上升到iL，而iD下降到零。本阶段的持续时间为开关管上升时间tr，取决于开关管的特性，可由器件手册查得其曲线。
阶段2： 由于二极管需要一定恢复时间，二极管电流iD反向增大，经ta后达到反向电流峰值IRM。开关管电流iS叠加上二极管反向恢复电流[12～14]，将继续增大直至iL+IRM。本阶段的持续时间ta，取决于二极管势垒电容放电，可由器件手册查得反向峰值电流IRM和二极管反向恢复时间trr（trr=ta+tb）。由于trr和IRM曲线取决于电流变化率di/dt，即电感电流iL和阶段1持续时间tr的比值，而tr取决于开关管特性，本阶段二极管的特性受到开关管特性的影响。
阶段3：二极管反向恢复电流开始下降，二极管电压uD开始上升，同时iS开始下降，开关管漏源电压uDS开始下降，tb时间后，iD下降到零， uD上升到母线电压Ui， iS下降到iL，uD下降到近似为零的通态压降，至此开关管开通及二极管关断过程结束。本阶段持续时间为二极管扩散电容放电时间tb，取决于二极管的特性，可由器件手册查得trr=f(di/dt)和IRM=f(di/dt)关系曲线。与阶段2分析相同，本阶段也受阶段1影响进而与开关管特性相关。
开关管开通一次的损耗为：

二极管关断损耗为：

二极管开通一次的损耗表达式：

2.开关管关断

阶段1：开关管关断开始，开关管漏源电压uDS上升，二极管反向电压uD下降，同时开关管电流开始向二极管换流，由于二极管仍然反偏截止，电流改变量很小。经开关管下降时间tf后，uDS上升到母线电压Ui，uD下降到-VF，二极管正偏导通。
阶段2：二极管正偏导通后，其正向电压继续增大，上升到正向峰值电压VFR后又下降到正向导通电压VF。开关管电压为Ui和uD之和，由于VFR的存在，在漏源两端叠加上一个电压尖峰，其值为Ui＋VFR。本阶段持续时间为二极管正向恢复上升时间tfr。在tfr内开关管电流iS降为0，二极管电流iD上升到iL。
开关管第i次关断的损耗：

二极管开通一次的损耗表达式：

二极管关断损耗为：

3. 开关管通态损耗
稳态时，一个开关管的通态损耗为:

式中is(i)为第i次开关周期的开关管电流，RDS(on)（i）为MOSFET开关管的通态电阻，同样可由器件手册查得其曲线RDS(on)=f(iS)。
4. 二极管通态损耗
稳态时，一个二极管的通态损耗为:

式中，iD(i)为第i次开关周期内的二极管电流，VF（i）为二极管的通态压降，同样可由器件手册查得其曲线VF=f(iD)。

121
318
318
318

1.8
2.7
0.7
3.7

1
2
2
11.5

0.4
1.2
0.175
3.5

1.836
3.825
0.714
11.7

二极管
开关管

1

35

250

550

850

19

2.55