設(shè)計升壓轉(zhuǎn)換器
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-08-16 16:35:46 | 377 次閱讀
升壓轉(zhuǎn)換器是一種開關(guān)電源,由兩個有源半導(dǎo)體元件(一個二極管和一個晶體管或MOSFET)以及某些儲能元件(包括一個電容器和一個電感器)組成(參見圖 1 中的基本原理圖)。
為了降低電壓紋波,可以在轉(zhuǎn)換器的輸出端添加由電容器組成的濾波器。電壓增益取決于占空比、電感器的值、輸入電壓、開關(guān)周期和輸出電流。在系統(tǒng)中,開關(guān)元件有兩種不同的邏輯狀態(tài):
在導(dǎo)通狀態(tài)下,MOSFET 關(guān)閉,電感上的電流增加。
在關(guān)閉狀態(tài)下,MOSFET 處于打開狀態(tài),電感電流流過二極管、電容器和負(fù)載。
如果開關(guān)元件工作得非??欤姼衅鞑粫耆烹?,即使 MOSFET 處于打開狀態(tài),也始終會有一個高于輸入電壓的電壓。在關(guān)閉時間內(nèi),阻塞二極管會阻止電容器通過 MOSFET 放電。所述整個過程必須非??焖俚貓?zhí)行。
設(shè)計的 boost 模型
我們的DC/DC升壓器必須具有以下電氣特性:
輸入電壓: 12V DC
輸出電壓:24V DC
輸出功率:150W
開關(guān)頻率:30kHz。
理論上,可以使用兩個串聯(lián)的 12 V DC電池。但是,系統(tǒng)的尺寸、重量和成本將大幅增加。開關(guān)頻率超出人類聽覺閾值,避免產(chǎn)生任何嘯叫聲。我們將使用在線計算器,它可以生成完整的摘要報告,顯示電路的所有主要特性。
在線計算器
升壓電路的質(zhì)量取決于許多因素。首先,我們使用的 SiC MOSFET 和 SiC 肖特基二極管的類型。元件的尺寸非常復(fù)雜,必須包括許多行為,包括靜態(tài)和動態(tài)行為。為了方便設(shè)計師的工作,有許多在線工具和計算器可以幫助計算接線圖中使用的元件。
其中之一就是 Cree 子公司 Wolfspeed 提供的強大的“SpeedFit 2.0 設(shè)計模擬器”。該計算器可免費使用,請訪問 www.wolfspeed.com/speedfit獲取。
該工具將電源設(shè)計分為幾個步驟,包括:
轉(zhuǎn)換器類型的選擇(DC/DC、AC/DC、DC/AC)。
輸入數(shù)據(jù)(電壓、功率和開關(guān)頻率)和子類別的選擇(此選擇還顯示框圖)。
選擇 SiC 器件(MOSFET、二極管和任何其他模塊)。
系統(tǒng)熱參數(shù)的選擇(散熱器的信息,如絕緣、溫度、熱阻、時間常數(shù)、環(huán)境溫度和任何額外的熱源)。
執(zhí)行模擬,其中顯示所選組件的值以及電壓和電流的圖表。
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