開始直接先簡單講講Boost工作原理:
圖一是Boost開關電源升壓原理圖
下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。
充電過程
在充電過程中,開關閉合(三極管或者MOS導通),等效電路如圖2,開關(三極管或者MOS導通)處用導線代替。此時,輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電,所以電感上的電流以一定的比率線性增加,這個比率跟電感大小有關。隨著電感電流增加,電感里儲存了一些能量。
放電過程
如圖3這是當開關斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關斷開(三極管截止)時,由于電感的電流保持特性,流經電感的電流不會馬上變為0,而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而原來的電路已斷開,于是電感只能通過新電路放電,即電感開始給電容充電,電容兩端電壓升高,此時電壓已經高于輸入電壓了。升壓完畢。
說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時,電感吸收能量,放電時電感放出能量。如果電容量足夠大,那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續的電流。如果這個通斷的過程不斷重復,就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。
下圖為充電放電過程。
2.webench仿真
可以看到工作頻率為Frequency :551.549 kHz
環路仿真測試:
通過webench仿真,我們可以edit相關參數,用于調節電源參數(可以參考: http://mp.weixin.qq.com/s/rYJQEF4_QivM5hLHeKKjOQ)
開關電源設計步驟:
步驟 1━搜索電源產品設計方案 第一步是搜索關鍵電源 IC 或微型模塊,這是設計方案的核心。
步驟 2━電源級設計 第二步是設計和選擇電源級組件,例如功率電感器、輸入和輸出電容器、電流檢測組件、以及功率MOSFET。設計電源時,用戶通常需要從開關頻率fSW著手,然后選擇功率電感器,之后選擇輸入和輸出電容器。功率 MOSFET 可以在第三步進行選擇/優化。步驟 3━電源效率和功耗優化
步驟 4━反饋環路設計和瞬態優化 下一步是設計電壓反饋環路以及以良好的穩定性裕度優化負載瞬態性能。這一步常常被看作是最具挑戰性的電源設計任務之一。就一個開關模式電源轉換器而言,通常建議在交叉頻率上有超過 45 度甚至 60 度的相位裕度,在 1/2 電源開關頻率fSW上有至少 8dB 增益衰減。用戶可以調節環路,檢查環路帶寬、穩定性和瞬態性能。如果瞬態性能仍然不能滿足目標,那么用戶可以提高輸出電容器 (包括大容量電容器和陶瓷電容器),然后重新調節環路,直到滿足設計目標為止。
步驟 5━附有 BOM 和 PCB 尺寸的總結報告