1、拓撲結構
以下為BOOST電路拓撲結構,主要器件是MOS管、電感、二極管各一顆,電容若干。一般的小功率BOOST類型DCDC芯片L1和D1外置,大功率DCDC芯片MOS管外置。使用PWM方式控制MOS管導通與關閉。
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2、MOS管導通
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MOS管導通后,電流流向如下圖紅色箭頭指示,電感開始充電,轉換為磁能,此時二極管反向截止,輸出能量全部由C2電容提供,如下綠色箭頭。
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3、MOS管關閉
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MOS管關閉后,電流流向如下圖綠色箭頭指示,電感釋放能量,這時候電感就像一個電池和Vin串聯(lián)為負載供電,同時為輸出電容C2充電。此時負載由輸出電容C2和二極管D1提供電能。D1一般選擇導通迅速,導通壓降小的肖特基二極管。
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4、同步類型BOOST電路
以上電路拓撲有個缺陷,就是當電路不工作時,輸入電壓經(jīng)過L1電感和D1二極管流向負載,有時候這個電壓很討厭,會產(chǎn)生功耗問題,不得不再加個開關電路。為了解決這個問題,我們可以選擇同步類型芯片,以下是同步BOOST升壓電路拓撲結構,和上面的異步類型拓撲的區(qū)別就是二極管換成了MOS管,這個MOS管由芯片內部的邏輯控制,在芯片不工作時,MOS管關閉輸出,因此不會產(chǎn)生漏電問題。MOS管導通壓降小,功率損耗小,使用它替換二極管效率更高。
4、異步BOOST芯片舉例介紹
以下是型號SGM6623升壓DCDC芯片內框圖。原理和上面一樣,MOS管導通(紅色箭頭),電感儲能,MOS管關閉,電感向輸出供電(綠色箭頭)。芯片會采集輸出電壓以及MOS管電流,控制PWM占空比,調整輸出電壓。和其他BOOST芯片一樣,此芯片也有幾種工作模式,下面依次介紹一下。
1)Pulse-Skipping Mode
此模式出現(xiàn)在輕負載的時候,這種模式二極管只導通了很短時間,并且兩次導通之間間隔比較長,DCDC芯片工作在這種模式功耗低,但是輸出紋波較大,這一點要注意一下。
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2)連續(xù)導通模式CCM(continuous-conduction-mode)
不管MOS管開通和關閉,電感中的電流都大于零,既電感中電流是連續(xù)的,沒有中斷,稱為連續(xù)導通模式,這種模式出現(xiàn)在負載較重的時候,既BOOST電路全力輸出階段。
3)斷續(xù)導通模式DCM(Discontinuous-Conduction Mode)
在?MOS管關閉期間,電感電流能夠下降至零,一直持續(xù)到再次打開MOS管,電感電流出現(xiàn)斷流因此稱作斷續(xù)模式。這種模式工作電流介于前面兩種模式之間,而且SW管腳出現(xiàn)振鈴,輸出紋波也較大。
3)臨界導通模式DCM(Boundary Conduction Modee)
這種模式比較特殊,既電感電流下降到零時,恰好這時候MOS管開始導通,是一種臨界狀態(tài)。這里不做介紹了。
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5、誤區(qū)
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一般BOOST類型DCDC手冊上標注的最大電流不是最大輸出電流,而是Switch電流,看一下上面的芯片拓撲圖中電流檢測在哪里就知道了,可以理解為前級電流,這個電流比輸出電流大不少,這一點要注意,不少同學被這個Switch電流誤導,導致選型選錯了。
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