Почему boost-преобразователь даёт напряжение выше входного?

На интервале ON дроссель запасает энергию от входа. На интервале OFF напряжение дросселя складывается с входным через диод и заряжает выходной конденсатор выше Vin.

Почему duty cycle не доходит до 100%?

Идеальная формула CCM стремится к бесконечности при D → 1, но реальные схемы упираются в насыщение, ограничения тока и необходимость времени передачи через диод. Диапазон оставлен учебным.

Boost-преобразователь

Повышающий DC-DC преобразователь: Vout = Vin/(1−D), пульсации тока дросселя, состояния MOSFET/диода, подсказка CCM/DCM и 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

Boost-преобразователь повышает постоянное напряжение: когда MOSFET открыт, энергия запасается в дросселе; когда ключ закрыт, дроссель отдаёт энергию через диод в выходной конденсатор и нагрузку. В идеальном режиме непрерывного тока коэффициент Vout/Vin ≈ 1/(1-D), а пульсация тока дросселя ΔIL = Vin D/(L fs). При лёгкой нагрузке или малой индуктивности ток дросселя достигает нуля, и преобразователь переходит в DCM, где коэффициент зависит от нагрузки. Симулятор показывает интервалы MOSFET/диода, граничную индуктивность CCM/DCM, подсказку DCM gain, средний ток дросселя, выходную пульсацию и форму тока за один период.

Для кого: Силовая электроника, embedded hardware, устройства от батарей, LED-драйверы, робототехника и вводный расчёт DC-DC преобразователей.

Ключевые понятия

Boost-преобразователь
Duty cycle
Ток дросселя
CCM
DCM
Выходная пульсация

Как это работает

В boost-преобразователе MOSFET сначала заряжает дроссель от входа, затем дроссель отдаёт энергию через диод в выход. В CCM коэффициент M=Vout/Vin≈1/(1−D), а пульсация тока ΔIL=Vin·D/(Lfs). Граница непрерывного тока задаётся Lcrit=D(1−D)²R/(2fs); при DCM появляется участок нулевого тока, и gain 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 boost-преобразователь даёт напряжение выше входного?: На интервале ON дроссель запасает энергию от входа. На интервале OFF напряжение дросселя складывается с входным через диод и заряжает выходной конденсатор выше Vin.
Почему duty cycle не доходит до 100%?: Идеальная формула CCM стремится к бесконечности при D → 1, но реальные схемы упираются в насыщение, ограничения тока и необходимость времени передачи через диод. Диапазон оставлен учебным.

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

Вся категория →

НовоеШкольные