BOOST电路的拓扑结构和工作原理

在汽车电子各类控制器中，经常会有BOOST升压电路的设计，以保证电压掉到一定值后仍然能使部分功能运行。

BOOST升压电源是利用开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出的一种开关电源。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备中，是不可缺少的一种电源架构。

1、拓扑结构

以下为BOOST电路拓扑结构，主要器件是MOS管、电感、二极管各一颗，电容若干。一般的小功率BOOST类型DCDC芯片L1和D1外置，大功率DCDC芯片MOS管外置。 使用PWM方式控制MOS管导通与关闭 。

2、MOS管导通（充电过程）

MOS管导通后，电流流向如下图红色箭头指示， 电感开始充电 ，转换为磁能，此时二极管反向截止，输出能量全部由C2电容提供，如下绿色箭头。

开关导通时间=占空比*开关周期=D*T。

3、MOS管关闭（放电过程）

MOS管关闭后，电流流向如下图绿色箭头指示，电感释放能量，这时候电感就像一个电池和Vin串联为负载供电，同时为输出电容C2充电。此时负载由输出电容C2和二极管D1提供电能。D1一般选择导通迅速、导通压降小的肖特基二极管。

放电时间=(1-占空比)*开关周期=(1-D)*T。此时，Vin连同电感L1一起向负载放电，正负号不要搞混了（如上图，两者是叠加关系）。

4、升压公式

根据电感的伏秒特性：在开关闭合和断开的两个时间内，电感充电和放电是一样的。即有：

也就是：

整理后，可以得到：

根据该式，我们可以清楚地知道，升压倍数由PWM的占空比决定。当D=0.5时，输出为输入的2倍。

5、芯片应用

以TI的LM3478（2.97V~40V 宽输入范围升压）芯片为例，如下的应用中，FB处电压为1.26V，此时：