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[经验] 电源篇 -- 升压电路 Boost

2020-1-19 12:35:10  1699 电源 升压电路 boost电路
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感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。从电源单片机晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计、上位机等,给新手综合学习的平台,给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战,属于原创。

一、拓扑结构
升压拓扑.PNG
  1、升压拓扑如上图,要想掌握升压电路,必须深刻理解拓扑结构,几乎所有升压Boost都是基于此拓扑结构;
  2、环路一,开关闭合时的电流路径,此时电源给电感充电,负载由电容供电;环路二,开关断开时的电流路径,电源与电感同时给电容充电,给负载供电,起到升压效果;
3、闭合环路,变化的电流产生磁场,为了降低EMC,设计PCB时,环路设计应该尽量小,同时,不要干扰了模拟电路,比如反馈回路、增益补偿、使能部分等;
3、为了降低功耗,功率电感应该选取低DCR的;整流二极管D选取肖特基二极管;
4、为了降低输出纹波,电感值、电容值需要选择合适的值,一般datasheet有推荐。 电感值过小,存储能量不足,导致电压升不上去,电感值过大,导致负载响应速度变慢,因此,电感需要选择合适的值;电容值过大,导致开机时充电电流过大,容易导致电感饱和或电源无法启动,电容值过小,导致纹波过大,因为开关闭合时,负载完全由电容供电,因此,电容需要选择合适的值。
5、为了降低EMC,环路设计尽量小,输入部分可以增加π型滤波器磁珠,电感部分可以增加RC高频吸收器;
  6、根据需要,输入部分需要增加TVS抗浪涌,防反接保护电路,如果输入电容很大,避免上电时充电电流过大,可以考虑增加PTC电阻。
  7、升压IC本身没有短路保护功能。常温环境下,可以输入电源做限流保护或输出电路加PTC进行限流;高温环境下,PTC效果不佳,此时最好输入电源限流保护,比如采用18650电池,电池保护IC具有限流、短路等保护。


二、选型
1、选型依据:输入与输出电压,平均电流,最大电流,封装,成本等;
2、品牌很多,像ti、MPS、南京微盟、UTC等,可以上立创商城查找。
3、本人比较喜欢用MPS的,性价比不错,项目实战主要以MPS的MP1540MP9185为例,其它型号,设计方法大同小异。
三、项目实战
1、原理图设计
MP1540.PNG
说明:MP1584升压电路,支持12V/200mA电流输出。
MP9185.PNG
说明:MP9185升压电路,支持30W输出。
设计说明:
1、输入部分增加TVS,防浪涌;
2、输入部分增加了防反接肖特基二极管,防止电源反接烧IC,如果输入电流大的话,可以使用Pmos管做防反接设计;
3、MP9185输出部分增加了PTC限流保护,限流2A;
4、功率电感的饱和电流,最好大于升压IC内置开关的限制电流,至少需要大于开机时,对输出滤波电容的充电

2、PCB设计
MP9185 PCB.PNG
设计说明:
1、开关环路尽量小,稳定环路,降低EMC;
2、模拟器件尽量靠近IC,同时避免开关环路的干扰;
3、FB取样点在输出滤波电容上,提供环路稳定性;

2、调试
1、确保焊接无误,上电之前,可以用万用表测量输入与输出部分对地的阻抗,防止短路,或取样电阻焊接错误;
2、上电前,直流电源限流保护;
3、万用表测试输出电压是否正常,如果不正常,检测器件焊接;
4、示波器测开关波形,与datasheet参照,确保开关波形正常;
5、输出短路,输入反接等保护测试;
6、老化测试。

四、小结
   升压Boost是电路设计常用的电路之一,需要我们深入的理解拓扑结构,设计要点,设计原理图与PCB时,才能得心应手。
   升压Boost涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。

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   作者:刘杰,软硬件技术10年,全职提供技术开发与技术服务、生产支持等。

电源篇 -- 升压电路 Boost.pdf

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skies77 2020-1-20 16:07:34
感谢分享!!!
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npwjm 2020-1-21 08:40:09
谢谢楼主的分享
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npwjm 2020-1-21 08:40:13
谢谢楼主的分享
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hb2004 2020-2-2 12:15:13
谢谢楼主分享项目经验,以前出现问题应该是环路大了,导致对其他电路有干扰。
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