综上所述,当输入电压为最低输入电压,负载电阻为最小负载电阻时,该且Boost变换器工作在CCM下的最大峰值电感电流就是变换器在整个工作范围内的最大电感电流。
6 Boost变换器的本质安全特性
实现Boost变换器的本质安全,主要考虑因电感断开产生的电火花的引燃能力,而断开电感时电火花能量取决于流过电感的最大电流,其安全性可根据感性电路的最小点燃曲线判断。将最大电感电流IL,max与最小点燃电流IB相比较,以此作为判断Boost变换器本质安全的依据。另外检验电路时还要考虑足够的安全系数,因此可得Boost变换器本质安全的判定条件为:
由于在Vi'=2Vo/3时,Vi2(Vo-Vi)取得最大值为4Vo3/27,代入式(15)得L>2RA/27f1,则电感的最小值为:
8 实验验证
为验证上述理论分析,以一个典型的Boost变换器为例进行实验研究。其参数为:输入电压范围为10~14 V,负载范围为36~180 Ω,输出电压为18 V,工作频率为200 kHz,输出滤波电容值为7μF。
假如将该变换器输出电流大于0.25 A(RL=72 Ω)的工作范围设计在CCM,则由式(16)可得,Lmin=26.7μH。将电感选为50μH。当RL=36 Ω,Vi=12 V时,示波器测得该变换器的电感电流和电容电压波形如图6所示。
由图6的纹波电压波形看出:该变换器的输出纹波电压为270 mV,小于2%Vo=360 mV。可见,设计的Boost变换器满足纹波电压指标要求;由图6的电感电流波形看出:此时变换器的电感峰值电流为1.0 A,考虑安全系数,则1.0×1.5=1.5 A<IB=3.3 A,(其中IB为Vi=18 V、L=100μH时查得感性电路最小点燃曲线对应的最小点燃电流),显然,设计的变换器满足本质安全的要求。可见,实验结果与理论分析结果相符。
9 结语
通过比较和分析,当输入电压为最低输入电压,负载电阻为最小负载电阻时。且Boost变换器工作在CCM下的最大电感电流就是其在整个工作范围内的最大电感电流。Boost变换器的本质安全主要考虑电感断开造成的火花,在考虑安全系数后,若电感电流的最大值小于电感电路的最小点燃电流则变换器是本质安全的。实验结果验证了理论分析的正确性。