LED低壓驅(qū)動電源—DC/DC 升壓變換器(上)
1. 2 電感升壓型變換器的工作原理和波形
該電路的工作過程如下:
?。?) 在控制器的控制下,開關(guān)管VT 導(dǎo)通,在其導(dǎo)通期間(t1= ton) ,在輸入電壓VI作用下,有電流流過電感L 及VT,此時,二極管VD 是截止的。電感的電流從初始的谷值IV線性上升。初始值IV可能為零,也可能不為零( 見圖2)。如初始值不為零,則為連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM) ,如圖2(a) 所示;如初始值為零,則為斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM) ,如圖2( b) 所示。
圖2 電感升壓型變換器電路各點的工作電流波形
對于圖2(a) 的連續(xù)導(dǎo)通模式,在VT 導(dǎo)通時,其滿足以下關(guān)系式:
由于VI及L 固定不變,電流上升的速率di / dt 為常數(shù),所以,在開關(guān)管導(dǎo)通期間(t1或ton) ,電感電流是線性上升的,由初始值IV向其峰值電流IP增加,在開關(guān)管結(jié)束導(dǎo)通時,電流達(dá)到其峰值IP.即在導(dǎo)通的持續(xù)期間Δt = t1= ton內(nèi),電流的增量為Δi = IP- IV,Δt = ton,所以:
或:
在開關(guān)管導(dǎo)通期間,由于電感電流線性上升,電感中儲存的能量J = L × iL2/2 也增加。VT 導(dǎo)通時間愈長,電感所儲存的能量也愈多,輸出電壓也越高。
在開關(guān)管導(dǎo)通期間,二極管因受電容C 上電壓的反偏而截止,負(fù)載即電路所驅(qū)動的LED 由輸出電容C供電,依靠電容的放電電流使之發(fā)光。
(2) 當(dāng)電流上升到某一峰值IP時,控制器控制開關(guān)管VT 使之截止,此后電感電流由其峰值IP經(jīng)二極管線性下降。由于L 有維持其電流不變的能力,在電感上將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,電動勢的符號為左負(fù)右正,它與輸入電壓相疊加,對輸出電容C 充電,所以電容電壓即輸出電壓將超過輸入電壓,從而提升了輸出電壓。
開關(guān)管VT 截止、二極管VD 導(dǎo)通的持續(xù)時間為t2= toff,在此期間,電流線性下降,并滿足以下關(guān)系式VI+ Ldi / dt = VO或LΔi /Δt = VO- VI,將Δi = IP- IV,Δt = t2= toff代入,則有:
由式(2) 及式(3) 消去( IP- IV) ,可得:
考慮到t1+ t2= ton+ toff
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