一

基本工作原理

當開關SW1閉合時，電流從電源VIN流出，路徑為：VIN→L1→SW1→GND。此時電感儲存磁能（電流逐漸增大），而電容C2向負載供電（維持VOUT電壓）。當SW1關斷時，電感中的電流無法突變，為維持電流大小，電感兩端會產生一個感應電動勢（極性為左負右正）。電感電壓與電源電壓串聯疊加，通過二極管D1向電容C2充電，同時為負載供電。此時VOUT電壓被抬升至高于VIN。當SW1再次閉合時，二極管D1因反向偏置而截止，阻止電容C2通過SW1放電。電容C2只能通過負載以RC時間常數確定的速率，從而保持輸出電壓VOUT的穩定性。通過調節開關管的占空比（導通時間與周期的比例），電感不斷儲能—釋能，電容持續充放電，最終在輸出端獲得穩定的升壓效果（VOUT > VIN）。

二

電路設計關鍵參數

1. 電感的選擇與計算

在BOOST升壓電路中，電感器的選擇對電路工作模式、輸出電壓穩定性及效率至關重要，需重點考量電感值與飽和電流：電感值大小決定電流變化速率，若過高會延長啟動時間，過低則可能使開關元件關閉時電流迅速降為零而進入斷續導通模式（DCM）；電感的飽和電流必須大于電路正常工作時的最大電流（包含穩態峰值電流與瞬態尖峰電流），以防飽和導致電感性能衰退、引發過流等故障。電感值的計算通常依據以下公式（?IL是電感電流變化量），實際取值應比理論值大30%~50%以留足設計余量：

2. 輸出濾波的選擇與計算

輸出濾波器對于濾除開關噪聲及維持輸出電壓穩定性起著關鍵作用，典型的輸出濾波器由輸出電容器和感測電阻構成，其主要參數選擇要點如下：? 輸出電容器容量需依據所需紋波電壓確定最小容量，以通過足夠的充放電能力抑制電壓波動；? 等效串聯電阻越低，濾波效果越優且電容器壽命越長，可有效減少紋波電壓中的高頻分量；? 感測電阻值需盡可能小，以在實現輸出電流精確測量的同時降低功率損耗，平衡測量精度與能量效率。輸出電容器的計算公式為（?VOUT是輸出電壓的允許紋波），實際取值應比理論值大30%~50%以留足設計余量：

三

工作模式

根據電感電流是否連續，BOOST電路可分為以下三種工作模式：1. CCM連續導通模式其工作特點是：電感電流在整個開關周期內始終大于零，適用于較大負載電流場景，具有較高的效率。其工作過程為：開關導通時，二極管反向偏置截止，輸入電源對電感充電，電感電流線性增加，負載由輸出電容供電；開關關斷時，電感通過二極管向負載和電容放電，電感電流線性減小但保持正值，同時為輸出電容充電，其電壓轉換關系為Vout = Vin/(1-D)（D為占空比，取值范圍0其需要滿足的條件是：

2. BCM臨界導通模式由于電感電流在開關管導通前已降為零，因此可實現零電流開關（ZCS），有效降低開關損耗，在提升電路效率與可靠性方面具有一定優勢。其需要滿足的條件是：

3. DCM斷續導通模式其工作特點是：電感電流在每個開關周期內會降為零，適用于輕載或小電流情況，且控制特性非線性較強。其工作過程為：開關導通階段與CCM模式相同，輸入電源對電感充電使電感電流線性上升，負載由輸出電容供電；開關關斷階段，電感通過二極管向負載和電容放電，電感電流線性下降至零，隨后二極管截止，負載完全由輸出電容供電；在電流為零階段，電感電流保持為零直至下一個周期開始。該模式在輕載時可避免CCM模式可能出現的效率下降問題，但非線性控制特性對電路設計精度要求更高。其需要滿足的條件是：