关于BUCK/BOOST电路的内容,我整理了这些干货~

硬件笔记本 2024-05-11 07:43

点击上方名片关注了解更多





名词解释:

BUCK电路:降压电路(就是输出电压小于输入电压)


BOOST电路:升压电路(输出电压大于输入电压)


CCM:电感电流连续工作模式


DCM:电感电流不连续工作模式


BCM:电感电流连续工作模式(周期结束时电感电流刚好降为0)


看电感电流是否连续可以从每个周期的电感电流是否从0开始来判断。


这两种电路本质解释就是电压发生变化的电路。但是官方名称又叫单管不隔离直流变化。


单管:续流二极管。作用:续流。


不隔离:不隔离的解释就是没有隔离开。最通俗的讲解就是输入输出在同一个闭环电路中,没有变压器元器件 将它们隔离开。只有一个电感,所以肯定就是有危险的。




直流变换:DC-DC

这就是最基本的BUCK电路。


慢慢讲解,首先是晶体管Q,图中是一个NPN的三极管,目的起的开关的作用。所以这里不局限于是三级管,MOS管也可以的,或者一个单刀双掷开关也行,但是这个开关管受电路输出的驱动脉冲控制。当Q导通的时候,我们可以看到二极管的阳极是不是与输入的Vin的负极相连,大小也就是为0,阴极接到Vin的正极,二极管是大小肯定就是Us。所以这个时候二极管是截至的。所以这时候电流就要经过电感然后流向负载端电阻(R)。电感中的电流在线性增长的同时就会发生自感。自感就又会阻碍电流的上升。所以这个时候电感L就将电能转换为了磁能储存起来了。这时候要注意自感电势的方向时左正右负。


这个时候电路就变成了这个样子:


当开关管断开时电路图:



断开时,就没有电流流向电感了。但是电感不会一瞬间降为0,而是在慢慢的减少,所以这时候就产生了左负右正的自感电势。所以这时候二极管D就导通了。电流在减少的同时,L中之前存储的磁能就转化为电能释放出来给负载R。


这里电容时滤波电容,目的时降低输出电压Uo的脉动。


之后就是不断的导通关闭导通关闭。


为了后续的讲解,在这里先设计一下导通时间为Ton,截止时间为Toff,那么周期就是Ts=Ton+Toff。占空比d=Ton/Ts


首先是在CCM工作模式下,电感足够大。


首先是在导通期间,这时候的电感的电压大小是Uin-Uo,电感的电流会从最小值上升到最大值(这里的最小值一定是大于0),即ILmin->ILmax。所以在导通期间电感的增量就为

(插入公式没找到而且很慢)。


当开关管变为关闭期间,这时候电感的电压大小为-Uo。电感电流就会用即ILma’x->ILmin。减少量就为

当我们这个BUCK电路是一个稳定电路的话,它就会保持稳定的开关,所以在开关管导通和关闭期间电感电流的增量和减少量是一定的

整理之后就可以得到

根据上面可以得到,我们这个输入的电压是输入电压在乘以占空比,即开关管打开的时间/周期。而且Ton≠Ts,所以输出电压的一定是小于输入的电压。这也就是BUCK电路的原理。而且输出电压的大小是可以操控,我们若使用PWM波来驱动开关管,那就可以通过修改PWM波的占空比来修改输出电压的值。


在DCM的工作模式下,此模式就是电感比较小,负载比较大,或者周期Ts比较长的情况。电感电流已经降为0了,但是新的周期还没开始。所以每个新的周期电感电流都是从0开始线性增加的。


根据上面可以得到,我们这个输入的电压是输入电压在乘以占空比,即开关管打开的时间/周期。而且Ton≠Ts,所以输出电压的一定是小于输入的电压。这也就是BUCK电路的原理。而且输出电压的大小是可以操控,我们若使用PWM波来驱动开关管,那就可以通过修改PWM波的占空比来修改输出电压的值。


在DCM的工作模式下,此模式就是电感比较小,负载比较大,或者周期Ts比较长的情况。电感电流已经降为0了,但是新的周期还没开始。所以每个新的周期电感电流都是从0开始线性增加的。


这种模式下,电感的电流是有三种状态的:线性增加、线性减少、闲置(IL=0)


用图分别表示一下就是:




首先是在导通期间,这时候的电感的电压大小是Uin-Uo,电感的电流会从最小值上升到最大值(这里的最小值=0),即0->ILmax。所以在导通期间电感的增量就为

当开关管变为关闭期间,这时候电感的电压大小为-Uo。电感电流就会用即ILma’x->0。减少量就为

当在闲置状态下,也就是IL=0的时候,就相当于开路状态。


当我们这个BUCK电路是一个稳定电路的话,它就会保持稳定的开关,所以在开关管导通和关闭期间电感电流的增量和减少量是一定的。

整理之后就可以得到

DCM工作模式下会使电路带载能力降低,稳压精度变差,纹波电压大。所以通常要求BUCK电路在CCM工作模式下工作。


当然,也存在一种临界条件,就是当一个周期刚好结束的时候,电感的电流也刚好减小为0.这种模式称为BCM。


电容阻碍电压变化,通高频,阻低频,通交流,阻直流;


电感阻碍电流变化,通低频,阻高频,通直流,阻交流;


这是最简单的BOOST升压电路。


首先,若很长时间没有对开关管进行控制,所有元器件是属于理想状态的。所以Uo=Uin;


当开关管导通时:


此时电路应该时这样的。二极管的作用是防止电容对地放电。


同理导通时,电感中的电流成线性增加,电感自感阻碍电流上升,电感将电能转为了磁能存储起来。


当开关管关闭时:



此时电感的电流又降开始慢慢减少。由于自感的作用阻碍电流的减小,电感两端是左负右正,所以输出端的电压就成了Vo=Vin+VL。输出电压大于输入电压。


加一个公式 Uo=(1/(1-D))*Uin





buck/boost converter 升降压转换器

顾名思义,上面分别讲了buck降压电路和boost升压电路


接下来要讲的buck/boost converter功能就是输出电压即可以大于输入电压,也可以小于输入电压。


这就是buck/boost converter最简单的电路图。


刚接通时,输入电流从流过电感直接到地,右端输出的话主要由电容放电来维持。


Uon=Uin-Uq(通常情况下忽略Uq的压降)


当开关管关闭时:


电感电流从地流向负载R和电容C,在流经二极管后回到电感。其过程就是L释放能量和电容充电的一个过程。


所以Uoff=Uo-Ud(二极管的压降一般也是忽略不计的)


这时候我们就想问了,如何计算出输出电压是降低还是升高呢。


首先同样D=Ton/Ts=Ton/(Ton+Toff)


UonTon=UoffToff(伏秒积公式)


Uo=(D/(1-D))*Uin


所以控制开关挂的PWM波的占空比就起了很大的作用,如果占空比大于1/2,升压。反之降压。


总体来说呢,写的有点乱,因为我也是边学习边写,相当于是自己的一个笔记。接下来就稍微整理一下知识点!






1、BUCK:降压电路,输出电压与输入电压极性相同。


2、BOOST电路:升压电路,输出电压与输入电压极性相同。


3、BUCK/BOOST:升/降压电路,输出电压与输入电压极性相反。


4、开关管:一般使用功率三极管或功率MOS管,由PWM波型号来控制开关管告诉开关。


5、电感:储能作用。


6、二极管:限流作用。


7、电容:滤波作用。


8、电阻:负载。


9、伏秒积:在开关电源稳定的状态下,电感的充放电也属于一个稳定的状态,即开关管导通期间流入电感的电流等于开关管关闭期间流过电感的电流。





版权声明:本文为CSDN博主「_LiuChunJiang刘春江」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_42362528/article/details/123340912


硬件工程师及从业者都在关注我们

       
       

声明:


声明:本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。
投稿/招聘/推广/宣传 请加微信:woniu26a

推荐阅读

  • 电路设计-电路分析

  • EMC相关文章

  • 电子元器件

后台回复“加群,管理员拉你加入同行技术交流群。

硬件笔记本 一点一滴,厚积薄发。
评论
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 86浏览
  • 艾迈斯欧司朗全新“样片申请”小程序,逾160种LED、传感器、多芯片组合等产品样片一触即达。轻松3步完成申请,境内免费包邮到家!本期热荐性能显著提升的OSLON® Optimal,GF CSSRML.24ams OSRAM 基于最新芯片技术推出全新LED产品OSLON® Optimal系列,实现了显著的性能升级。该系列提供五种不同颜色的光源选项,包括Hyper Red(660 nm,PDN)、Red(640 nm)、Deep Blue(450 nm,PDN)、Far Red(730 nm)及Ho
    艾迈斯欧司朗 2024-11-29 16:55 167浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 83浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 41浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 98浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 51浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 70浏览
  • 《高速PCB设计经验规则应用实践》+PCB绘制学习与验证读书首先看目录,我感兴趣的是这一节;作者在书中列举了一条经典规则,然后进行详细分析,通过公式推导图表列举说明了传统的这一规则是受到电容加工特点影响的,在使用了MLCC陶瓷电容后这一条规则已经不再实用了。图书还列举了高速PCB设计需要的专业工具和仿真软件,当然由于篇幅所限,只是介绍了一点点设计步骤;我最感兴趣的部分还是元件布局的经验规则,在这里列举如下:在这里,演示一下,我根据书本知识进行电机驱动的布局:这也算知行合一吧。对于布局书中有一句:
    wuyu2009 2024-11-30 20:30 106浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 66浏览
  • 学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&
    youyeye 2024-11-30 14:30 70浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 102浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 65浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 37浏览
  • 国产光耦合器正以其创新性和多样性引领行业发展。凭借强大的研发能力,国内制造商推出了适应汽车、电信等领域独特需求的专业化光耦合器,为各行业的技术进步提供了重要支持。本文将重点探讨国产光耦合器的技术创新与产品多样性,以及它们在推动产业升级中的重要作用。国产光耦合器创新的作用满足现代需求的创新模式新设计正在满足不断变化的市场需求。例如,高速光耦合器满足了电信和数据处理系统中快速信号传输的需求。同时,栅极驱动光耦合器支持电动汽车(EV)和工业电机驱动器等大功率应用中的精确高效控制。先进材料和设计将碳化硅
    克里雅半导体科技 2024-11-29 16:18 168浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦