DCDC和LDO原理和关键技术（学习笔记2-boost电路）

继续升压斩波电路的学习。

升压电路可以由两部分组成

一、电压保持电路

下图可以看到电压保持电路，电路中串联一个二极管，电容上的电只进不出，VF1的电压就会上升。

如下图所示：当带不同负载的情况下，电容端的电压就是发生了变化，当电源不再给电容充电时。负载消耗的电能全都靠电容。

二、电感产生高压

开关断开瞬间，电流变化率是很大的，瞬间消失，所以此时会产生高压。基本元器件中只有电感可以升压。电容可以维持电压不变。电阻降压。
三、boost升压电路

两个电路组合起来，前面负责产生高压，后面负责维持电压。
当开关闭合时等效电路如下图所示：

当开关断开时，电路等效图，此时电感上产生的高压给电容充电。

根据电感稳态时两端电压等于0时，列出方程

占空比越大输出电压越高，这也可以理解，相当于开关断开的时间越短，升的电压越高。
四、boost电路仿真
此时负载为轻负载1k，电感很大为1mh。大电感重负载情况下，输出电压基本符合要求，纹波电压很小。

当大电感重负载时，开关闭合时负载上所有的电流就由电容提高供，也就是之前电压保持电路上重负载情况下容易出现的锯齿波。所以这种情况下纹波电压较大。
从下图的仿真中可以看出，增大输出滤波电容可以减小纹波电压。但是实际情况中1000uf的电容已经很大了而且体积也大，价格昂贵。
下面要讲的这点很重要，与BUCK电路不一样，BUCK电路的输出端一个储能器件的电感，这个电感越大，电源纹波越小。
现在boost电路中输出端并没有电感，当开关闭合时，后级电路完全是只有RC放电，此时二极管也不导通。前后端各玩各的。RC的时间常数决定了输出电压的衰减系数。
电路稳态时，电容电压增减相等，充电的电等于放的电，下降斜率由RC决定

不管是大电感或者重负载任一一项满足都可以保证电感电流连续。但是轻负载而且电感小的话，电感电流就不连续了。当负载太小，电感给电容充电，电阻给电容放电。充的电大于放的电，就存在了电感电流出现断续的情况。电流断续的话，输出电压会很高，相当于电感充电的时间实际满足开关关断的时间又小了，也就是占空比变小了，上文提到过所以电压会升高。
所以boost电路不能空载，实际电感充电的时间会非常小，相当于占空比会非常小，所以会产生高压，击穿滤波电容。

不管是buck电路还是boost电路增加开关频率都可以输出电压的纹波。电感和电容在电路中的实际作用是容抗和感抗，频率的提高根据如下公式都会提高电感电容的作用，所以高频化是斩波电路的趋势。

Xc=1/wc XL=wl 。
说一句题外话，大家的常识里都是大电容滤除低频信号，小电容滤除高频信号。其实理论上，电容越大，滤除效果越好。但是实际使用的时候，电容等效电路是电容，电感，电阻串联。便会产生谐振。

　　时，电容的实际阻抗值最小，此时的频率成为电容的自谐振频率，记为f0，当频率大于f0时，实际电容呈现出容性阻抗，当频率小于f0时，实际电容呈现出感性阻抗。
　　所以干扰信号越接近自身的谐振频率信号，越容易被过滤掉。大电容具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声;小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。
　　另外补充两个简单的概念
　　旁路电容：对于同一个电路来说，旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦(decoupling，也称退耦)电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。只是位置不一样叫法不一样。
　　在供电电源和地之间也经常连接去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。