自制升压电路(BOOST)

这算是一篇纪念文吧,纪念第一次自制的电路,一个升压电路。电感是自己绕的、电路图是自己画的、板子是自己用覆铜板腐蚀出来的。

图1.1,升压电路成品(正面)

图1.2,升压电路成品(背面)

时间在2006年2月份,那时大学毕业不满三年,稚气未脱,踌躇满志,一心想有所发明和创造。

我想做一个升压电路,把台式机箱电源的电压升起来,然后然后作为一台便携电源。怀着这一份初心出发了。

首先,找如下一份BOOST的原理介绍。

图1.3,BOOST电路原理

然后,找到一颗教科书级别的芯片(MC34060)。它的升压电路的参考设计如图1.4,然后我把三极管替换成了MOSFET,因为三极管发热大。MOSFET型号是IRF540N。

图1.4,MC34060升压电路的参考设计

接着噩梦开始了,不断地炸MOS管,还有电感的啸叫。电感没顾得上去理它,一头扎进去查为什么会炸管了。

首先,是换了不同型号的管子,无效;然后,开始怀疑是MOS的驱动没有做好,还专门托去上海出差的同事买来专门的MOS驱动芯片,但是还是无效。

图1.5,已经发生了磁芯饱和的电感电流波形

最终搞清楚是电感的磁芯饱和了,并测到了如图1.5的波形。然后,抽丝剥茧,有点搞清楚了是MOS的驱动电路有问题,在MOS关断时,极间寄生电容的电没有快速的释放,然后电感的导通时间过长引起了饱和(估计当时的电感的感值也绕得偏小了,凭感觉瞎绕的,电感量大些可能也就不会炸管了。)

后来是在论坛(电源网)上找到一个MOS的驱动电路,如图1.6。

图1.6,改进过的MOS驱动电路

如图1.6,MOS开通时,芯片输出高电平,三极管Q2处于截止状态,高电平通过二极管D1驱动MOS管导通;芯片输出低电平时,二极管D1截止,三极管Q2导通,MOSFET极间寄生电容得以通过Q2快速放电。

图1.7,最终版本的升压电路

图1.8是实测的波形,可以看到开关振铃比较大并且窜到了输出,当时尝试了不同的方法,比如输出加磁珠,续流二极管加缓冲电路(Snubber),收效甚微,但是总归了解了一些基本的概念。可惜没在PCB设计上去钻研,最后折腾了一番,功能实现了也就感觉满足了。

CH1: 输出电压 (16V) ,CH2: Vgs,

CH3:输出电流,CH4: 电感电流

图1.8,波形实测

最后,没有忘记测试了一下电源效率:

输入: Vin=12V Iin=4.3A

输出:Vo=16V Iout=3A

所以,效率=[(Vin*Iin)/(Vo*Iout)]*100%=93%

不错,效率做到了93%!

十年之后,居然真的正儿八经地转行做起了电源设计,一份爱好变成了吃饭的工具。

编辑于 2019-07-12

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