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DD-CAT IDE 标志DD-CAT IDE

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)

VINCin300.5 nFL116.7 µHPWMQ ≥ 29 VVf=0.5VCout134.7 µF负载VOUTD ≈ 67.3 % | fsw = 200 kHz | ΔIL = 230.8 mA

MOS 安全工作区 SOA(五边界 + 开关负载线,随参数联动)

Rds(on) 欧姆线DC 恒功率 ΔT/θJA脉冲线(×5/×20)BVDSS 电压限Id_rated 电流限开关负载线100 mV1 V10 V100 V100 mA1 A10 AVds(V,对数轴)DC 安全面BVDSS ≥ 29 VId_rated ≈ 6.356 A(假设 2×Id_pk)导通点 363.2 mV / 3.178 A关断点 ≈ 25 V

⚠ 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)

Gvd(boost) 占空比→输出-40-30-20-10010203040-270°-225°-180°-135°-90°-45°100 Hz1 kHz10 kHz100 kHzf(对数轴)dB相位634.6 Hz穿越 ≈ 4.775 kHz相位 -208°CCM 电压模式小信号近似(含 ESR 零点与右半平面零点——穿越频率需避开其 1/5 以下)
[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
[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
[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
[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_pk3.178 A
[MOS] 导通电流 Id_rms1.75 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
[门极电阻] 推荐 Rg15.0 Ω
[门极电阻] 开关沿 t_r ≈ t_f24 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
[门极电阻] 驱动功率60 mW
[热] 允许总损耗833.3 mW
[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
[SOA] 工作点(Vds_stress × IL_pk)25 V × 3.178 A
[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。