Boost 升压拓扑设计
输入设计目标,输出电感(含 RHP 零点校验频段)、输入输出电容、MOS SOA、门极电阻与热设计全套参数。
参数输入
D = 1−Vin/Vout | L = Vin·D/(ΔIL·fsw)计算模型示意(随参数联动)
主电路(标注为设计值)
MOS 安全工作区 SOA(五边界 + 开关负载线,随参数联动)
⚠ 负载线中段 V·I ≈ 19.86 W,超出 10µs 示意边界(16.67 W)——直线为保守包络,实际开关轨迹呈梯形且远窄于此,请按候选 MOS 手册 SOA 复核。
绿色 = DC 安全面(Rds(on) 欧姆线 ∩ 恒功率 ΔT/θJA ∩ 电流定额 ∩ BVDSS);灰虚线 = 1ms / 10µs 单脉冲(Zth 典型倍率 ×5 / ×20,示意); 红色负载线 = 导通点(Id_pk·Rds)→ 关断点(Vds_stress,漏电流级)的开关轨迹,稳态导通段须落在绿区内,瞬时段按脉冲边界校验。
波特图(幅频 / 相频,随参数联动)
| [控制模式] | CCM(连续) | |
| [占空比] 最大 D(@Vin_min) | 67.3 % | |
| [占空比] 最小 D(@Vin_max) | 34.7 % | |
| [电感] 推荐电感量 | 116.7 µH | 临界值 ×1.3 |
| [电感] 实际纹波电流 | 230.8 mA(23%) | |
| [电感] 峰值电流(Isat ≥ 1.2×) | 3.178 A | |
| [电感] RMS 电流 | 3.063 A | |
| [电感] DCR 上限(1% 损耗) | 25.59 mΩ | |
| [输出电容] 容量 | 134.7 µF | 容性纹波按 50% 纹波预算 |
| [输出电容] ESR 上限 | 7.867 mΩ | |
| [输出电容] RMS 电流 | 1.436 A | |
| [输入电容] 纹波电压目标 | 480 mV | 按 Vin_max 3% 内定 |
| [输入电容] 容量 | 300.5 nF | |
| [输入电容] ESR 上限 | 1.04 Ω | |
| [输入电容] RMS 电流 | 66.62 mA | |
| [MOS] Vds 耐压需求(含裕量) | 29 V | |
| [MOS] 峰值电流 Id_pk | 3.178 A | |
| [MOS] 导通电流 Id_rms | 1.75 A | |
| [MOS] Rds(on) 上限(60% 损耗预算) | 163.3 mΩ | |
| [MOS] Qg 上限(1% 效率预算) | 120 nC | 超限则驱动损耗挤占效率 |
| [门极电阻] 推荐 Rg | 15.0 Ω | 每沿 0.5% 周期 + Qgd 反推 |
| [门极电阻] 开关沿 t_r ≈ t_f | 24 ns | |
| [门极电阻] 驱动电流峰值(米勒平台) | 333.3 mA | |
| [门极电阻] 驱动电流平均值 | 6 mA | Qg × fsw |
| [门极电阻] 驱动功率 | 60 mW | |
| [热] 允许总损耗 | 833.3 mW | ΔT 50°C @ θJA 60 |
| [热] 导通损耗(按 0.7×Rds_max) | 350 mW | |
| [热] 开关损耗 | 360.2 mW | |
| [热] θJA 需求 | 70 °C/W | 结温校验 Tj ≈ 68°C |
| [SOA] 工作点(Vds_stress × IL_pk) | 25 V × 3.178 A | 见 SOA 示意图 |
| [整流·异步] 二极管反向电压 | 40 V | |
| [整流·异步] 平均电流 / 导通损耗 | 1 A · 500 mW |
工程备注
- Boost 存在右半平面零点(RHPZ),控制环穿越频率需低于 RHP 零点的 1/5,否则瞬态会发散。
- 上电瞬间电感直通到输出,需软启动 / 浪涌抑制;大占空比下效率骤降。