Boost电路参数的设计中输出滤波电容的选择

Boost电路是一种开关直流升压电路，它能够使输出电压高于输入电压。在电子电路设计当中算是一种较为常见的电路设计方式。本文将给大家介绍boost基本原理、电路参数设计。

芯片会根据负载的大小自动切换 PWM，PFM 和BURST 模式以提高各个负载端的电源系统效率。

本芯片可以通过 EN 脚实现低待机关机功能，当 EN 脚接 VIN 的时候，系统正常工作，当 EN 脚位被拉低，系统关机，此时流入芯片内部的电流小于 2uA，进入

低功耗待机模式。

此外芯片还可以通过 ROSC 脚设置系统开关频率，当ROSC 悬空，开关频率为 130KHz，当 ROSC 拉高,开关频率为 260KHz，如果需要别的开关频率，可以在

ROSC 上对地加电阻实现。

芯片支持软启动功能，调节 SS 端口的电容大小，可以改变软启动的时间。

芯片支持逐周期的限流保护，输出过压保护以及过温保护，当保护机制被触发时，芯片会及时关闭 GATE的输出，有效保护电源系统以及输出负载。

首先我们需要知道：

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;

图1 Boost开关升压电路的原理图

假定那个开关(三极管或者MOS管)已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。

下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。

充电过程

在充电过程中，开关闭合(三极管导通)，等效电路如图2，开关(三极管)处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程

如图3这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。当开关断开(三极管截止)时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。

说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

下面是一些补充。

AA电压低，反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管，整流管，及其他损耗(含电感上)。

电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量)，线径太细的(脉冲电流大，会有线损大)。

整流管大都用肖特基，大家一样，无特色，在输出3.3V时，整流损耗约百分之十。

开关管，关键在这儿了，放大量要足够进饱和，导通压降一定要小，是成功的关键。总共才一伏，管子上耗多了就没电出来了，因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V，单只做不到就多只并联。

最大电流有多大呢?简单点就算1A吧，其实不止。由于效率低会超过1.5A，这是平均值，半周供电时为3A，实际电流波形为0至6A。所以建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付。

现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子，所以建议用土电路就够对付洋电路了。

这些补充内容是教科书本上没有的知识，但是能够与教科书本上的内容进行对照并印证。

开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存;开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能;尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低;尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。

Boost电路参数的设计

对于Boost电路，电感电流连续模式与电感电流非连续模式有很大的不同，非连续模式输出电压与输入电压，电感，负载电阻，占空比还有开关频率都有关系。而连续模式输出电压的大小只取决于输入电压和占空比。

输出滤波电容的选择

在开关电源中，输出电容的作用是存储能量，维持一个恒定的电压。

Boost电路的电容选择主要是控制输出的纹波在指标规定的范围内。

对于Boost电路，电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小。

电容的阻抗由三部分组成，即等效串联电感(ESL)，等效串联电阻(ESR)和电容值(C)。

在电感电流连续模式中，电容的大小取决于输出电流、开关频率和期望的输出纹波。在MOSFET开通时，输出滤波电容提供整个负载电流。

电感

在开关电源中，电感的作用是存储能量。

电感的作用是维持一个恒定的电流，或者说，是限制电感中电流的变化。

在Boost电路中，选择合适电感量通常用来限制流过它的纹波电流。

电感的纹波电流正比于输入电压和MOSFET开通时间，反比于电感量。电感量的大小决定了连续模式和非连续模式的工作点。

除了电感的感量外，选择电感还应注意它最大直流或者峰值电流，和最大的工作频率。

电感电流超过了其额定电流或者工作频率超过了其最大工作频率，都会导致电感饱和及过热。

MOSFET

在小功率的DC/DC变化中，Power MOSFET是最常用的功率开关。MOSFET的成本比较低，工作频率比较高。

设计中选取MOSFET主要考虑到它的导通损耗和开关损耗。

LED驱动芯片Buck-Boost升降压方案详解：OC4000

而在LED驱动芯片中，采用Buck-Boost升降压方案可以有效提高转换效率，减少功耗损耗，并且可以实现更精准的电压调节，进而延长LED灯具的使用寿命。

此外，Buck-Boost升降压方案还可以提供更加灵活的调光功能，满足不同场景下的光照需求。通过调节输入电压或开关频率，可以实现LED灯具的无级调光，为用户提供更好的照明体验。

其中OC4001是一款升降压LED恒流驱动器，具有高度精确的恒流控制能力。它能够在广泛的输入电压范围内工作，从5V到100V都可以适用。另外，它还具有出色的母线和负载调整率，输出电流可达3A以上，且效率高达93%。此外，该驱动器还具有可调的工作频率、智能过温保护和软启动功能，以及内置的VDD稳压管。