BOOST升压电路原理详解

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
 

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。
 

3、MOS管关闭
 

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。
 

4、同步类型BOOST电路

以上电路拓扑有个缺陷，就是当电路不工作时，输入电压经过L1电感和D1二极管流向负载，有时候这个电压很讨厌，会产生功耗问题，不得不再加个开关电路。为了解决这个问题，我们可以选择同步类型芯片，以下是同步BOOST升压电路拓扑结构，和上面的异步类型拓扑的区别就是二极管换成了MOS管，这个MOS管由芯片内部的逻辑控制，在芯片不工作时，MOS管关闭输出，因此不会产生漏电问题。MOS管导通压降小，功率损耗小，使用它替换二极管效率更高。

4、异步BOOST芯片举例介绍

以下是型号SGM6623升压DCDC芯片内框图。原理和上面一样，MOS管导通（红色箭头），电感储能，MOS管关闭，电感向输出供电（绿色箭头）。芯片会采集输出电压以及MOS管电流，控制PWM占空比，调整输出电压。和其他BOOST芯片一样，此芯片也有几种工作模式，下面依次介绍一下。

1）Pulse-Skipping Mode

此模式出现在轻负载的时候，这种模式二极管只导通了很短时间，并且两次导通之间间隔比较长，DCDC芯片工作在这种模式功耗低，但是输出纹波较大，这一点要注意一下。
 

2）连续导通模式CCM（continuous-conduction-mode）

不管MOS管开通和关闭，电感中的电流都大于零，既电感中电流是连续的，没有中断，称为连续导通模式，这种模式出现在负载较重的时候，既BOOST电路全力输出阶段。

3）断续导通模式DCM（Discontinuous-Conduction Mode）

在​MOS管关闭期间，电感电流能够下降至零，一直持续到再次打开MOS管，电感电流出现断流因此称作断续模式。这种模式工作电流介于前面两种模式之间，而且SW管脚出现振铃，输出纹波也较大。

3）临界导通模式DCM（Boundary Conduction Modee）

这种模式比较特殊，既电感电流下降到零时，恰好这时候MOS管开始导通，是一种临界状态。这里不做介绍了。
 

5、误区
 

一般BOOST类型DCDC手册上标注的最大电流不是最大输出电流，而是Switch电流，看一下上面的芯片拓扑图中电流检测在哪里就知道了，可以理解为前级电流，这个电流比输出电流大不少，这一点要注意，不少同学被这个Switch电流误导，导致选型选错了。