基于Boost的电容升压电路

图1 升压型电路拓扑

原理简述：

上图为升压型电路拓扑，是在BOOST 变换器基础上演变来。传统的BOOST 在开关管导通时只对电感充电，电源利用率低。 通过增加电容，开关管导通时电源同时对电感、电容充电。关断时，输入电源、电感、电容串联起来给负载供电，从而提高增益。

传统BOOST 电压增益： d -11

，上图拓扑电压增益：d d --12，d 为占空比。 可以看出电压增益明显提高，且可以通过增加电容继续提高增益：

当电容数量为N 时, 电压增益：d

d N --+1)1(1 该拓扑优点：

（1） 高增益，且可调节，根据实际变压比需要，通过增加电容数量提高增益；

（2） 与耦合电感升压变换器相比，具有能量传输、动态响应快，体积小、线路损耗少等

特点。

不足之处：

（1） 随着增益的提高，相应的提高开关管的数量，开关损耗增加，影响效率；

（2） 输入、输出电流脉动较大。

下一步思路：

（1） 针对高增益伴随的开关较多问题，可以采用软开关技术；

（2） 在图1拓扑的基础上，采用交错并联结构，可以有效减小输入、输出电流脉动，同

时减小开关管的电压、电流应力。

任务：

（1）掌握变换器工作原理，包括电路在不同开关状态下的工作方式；

（2）对电路中的主要物理量（电感电流、电容电压等）进行数学分析，推导出输入输出增益公式，根据电路输入、输出等指标要求，计算所需电容、电感值；

（3）设计控制电路，对主电路进行小信号建模分析，设计补偿网络，使变换器具有良好的稳态性能和动态特性；

（4）仿真验证。