Почему выходное напряжение выше входного?

На интервале открытого ключа дроссель запасает энергию от входа. На интервале закрытого ключа напряжение дросселя складывается с входным через диод и заряжает конденсатор выше V_вх.

Почему коэффициент заполнения не доводят до 100%?

Идеальная формула непрерывного тока стремится к бесконечности при D → 1, но реальная схема упирается в насыщение, ограничение тока и необходимость интервала передачи через диод.

Что такое граница непрерывного и прерывистого тока?

Момент, когда ток дросселя касается нуля в конце периода. Ниже этой нагрузки коэффициент уже не равен 1/(1 − D).

Повышающий преобразователь

Повышающий преобразователь постоянного напряжения: V_вых = V_вх/(1−D), пульсации тока дросселя, состояния ключа и диода, граница непрерывного и прерывистого тока, выходная пульсация.

Модель описывает идеальный асинхронный boost-преобразователь с простой оценкой DCM. Не учитываются падения на ключе и диоде, switching loss, reverse recovery, насыщение дросселя, правополуплоскостной ноль в управлении и переходные процессы нагрузки.

Графики

О модели

Повышающий преобразователь запасает энергию в дросселе, пока ключ открыт, и отдаёт её через диод в выходной конденсатор, когда ключ закрыт. В идеальном режиме непрерывного тока V_вых/V_вх ≈ 1/(1 − D), пульсация тока дросселя ΔI_L = V_вх D/(L f_s). При лёгкой нагрузке или малой индуктивности ток дросселя достигает нуля — режим прерывистого тока, где коэффициент уже зависит от нагрузки. На экране — интервалы ключа и диода, граничная индуктивность, средний ток дросселя, выходная пульсация и форма тока за период. Падения на ключе и диоде, насыщение дросселя и переходные процессы нагрузки не учтены.

Для кого: Силовая электроника и вводный расчёт повышающего каскада: питание от батареи, драйверы светодиодов.

Ключевые понятия

повышающий преобразователь
коэффициент заполнения
ток дросселя
режим непрерывного тока
режим прерывистого тока
выходная пульсация

Как это работает

В повышающем преобразователе ключ сначала заряжает дроссель от входа, затем дроссель отдаёт энергию через диод на выход. В режиме непрерывного тока M = V_вых/V_вх ≈ 1/(1 − D), пульсация тока ΔI_L = V_вх D/(L f_s). Граница непрерывного тока: L_crit = D(1 − D)² R/(2 f_s). В прерывистом режиме появляется участок нулевого тока, и коэффициент преобразования зависит от нагрузки.

Основные формулы

CCM: Vout ≈ Vin/(1 − D), ΔIL = Vin·D/(L fs)

Граница: Lcrit = D(1 − D)²R/(2fs), ΔVout ≈ Iout·D/(Cfs) + ΔIESR·ESR

Часто задаваемые вопросы

Почему выходное напряжение выше входного?: На интервале открытого ключа дроссель запасает энергию от входа. На интервале закрытого ключа напряжение дросселя складывается с входным через диод и заряжает конденсатор выше V_вх.
Почему коэффициент заполнения не доводят до 100%?: Идеальная формула непрерывного тока стремится к бесконечности при D → 1, но реальная схема упирается в насыщение, ограничение тока и необходимость интервала передачи через диод.
Что такое граница непрерывного и прерывистого тока?: Момент, когда ток дросселя касается нуля в конце периода. Ниже этой нагрузки коэффициент уже не равен 1/(1 − D).

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 65 в «Электричество и магнетизм».

Вся категория →

НовоеШкольные

Понижающий преобразователь: пульсации

Запустить симулятор

Понижающий преобразователь постоянного напряжения: коэффициент заполнения, пульсации тока дросселя, граница непрерывного и прерывистого тока, пульсации конденсатора с последовательным сопротивлением.

НовоеШкольные

Понижающий и повышающий преобразователи

Запустить симулятор

Идеальные средние в режиме непрерывного тока: понижающий V_вых ≈ D·V_вх, повышающий V_вых ≈ V_вх/(1−D); схема и качественные пульсации тока.

НовоеШкольные

Правила Кирхгофа

Запустить симулятор

Постоянный ток на трёх узлах: делитель в узле и опционально R∥V; подсказки, уравнения узлов и контуров, найденные токи — первое и второе правила Кирхгофа.

НовоеШкольные