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求个boost电路设计参数谢谢

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寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-14 17:00:56
10问答币
用电池供电的boost升压电路,电池电压在4.2V-3.0V供电,输出5V/300ma的电流。输出5V反馈给MCU来调控MOS的占空比来稳定输出5V。现在我用22uF电感(1A),频率50KHZ,100uf电容,2个10k电阻分压  搭了个电路。但是效率很低。请教各位大佬,以上参数需要怎么调整,谢谢
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按临界模式计算最低频率: Ton=LIp/Vin=22uH*0.6A/3V=4.4uS Toff=LIp/Vout-in=22uH*0.6A/2V=6.6uS F=1/T=1/11uS=91KHz 得到: 22uH电感频率至少100KHz,或者10uH电感频率至少220KHz,或者,,,,自己配 要提高效率需要: 1、电感的直流电阻要小,追究一下多少? 2、MOS管内阻要小,追究一下多少? 3、驱动要充足快捷,单片机那点驱动电流肯定不行 ...
wh6ic
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副总工程师
  • 2022-4-14 17:59:35
 
频率偏低。   但不是主要问题。
问题:  驱动波形(上下边沿时间),占空比 这两项,能拿出来 示波器 波形吗?

另外这种参数的电源,不建议自己做,买现成的 固定输出电压同步整流升压DCDC芯片 比较合适。
   电路很简单,几粒电容加 IC、电感 就行了,不要电阻,也不要二极管。
国产的 ME2188A50PG 四~六毛钱一粒,直接出 5V 300mA,3V 输入时 效率超过90%,市场上很容易买到。
寒758264068
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  • 2022-4-14 21:39:11
 
唉,领导偏要自己搞。占空比实时调整的,驱动波形明天再贴图上来。谢谢
joezzhang
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副总工程师
  • 2022-4-14 19:07:13
 
4.2V 最低也要跑500kHz,推荐2MHz。
然后电感只有3-5圈、电容都是低ESR的陶瓷电容,体积又小、PCB走线的电阻也相应降低,效率就上去了

寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-14 21:39:56
 
明天试下

nc965
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版主
  • 2022-4-14 21:38:25
 
按临界模式计算最低频率:
Ton=LIp/Vin=22uH*0.6A/3V=4.4uS
Toff=LIp/Vout-in=22uH*0.6A/2V=6.6uS
F=1/T=1/11uS=91KHz
得到:
22uH电感频率至少100KHz,或者10uH电感频率至少220KHz,或者,,,,自己配
要提高效率需要:
1、电感的直流电阻要小,追究一下多少?
2、MOS管内阻要小,追究一下多少?
3、驱动要充足快捷,单片机那点驱动电流肯定不行

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寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-14 21:41:59
 
好的,版主,我明天试一试
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-14 21:46:32
 
你好版主,是不是随便定一个电感,然后由你这个临界模式计算就行了?

nc965
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版主
  • 2022-4-14 21:48:31
 
不能随便定
1、感量与频率成反比例,大于临界模式就行
2、Ip=2Iout,但SMD功率电感电感要加40%,电感选型电流为:2*Iout*1.4=300mA*2.8=0.84A,你选1A是对的。
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-14 21:50:36
 
哦哦,好的,谢谢版主
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-15 11:40:02
 
版主你好,我用22uF电感  100KHz驱动, 二极管为ss14   输出电容220uF;但是效果还是极差,空载输出5.4V,
当负载电流加到100mA时,输出电压降到4.8V,此时输入电流达到242mA  

当负载电流加到160mA时,输出电压降到4.5V,此时输入电流达到500mA时
加大输出电流,输入电流极具加大,效率基本小于30%。
请教还能怎么调整?谢谢
下图为空载时跟负载160mA时的两个图
IMG_4484.JPG
IMG_4485.JPG
IMG_4486.JPG
nc965
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  • 2022-4-15 12:03:02
 
黄色250mV是输出电压?不是5V吗?
蓝色2.7V是驱动电压?增加到3~4倍吧

(在4楼已经提醒你了要提高效率需要:
1、电感的直流电阻要小,追究一下多少?(比如5mR)
2、MOS管内阻要小,追究一下多少?(与前者一个数量级)
3、驱动要充足(指电压)快捷(指峰值电流),单片机那点驱动电流肯定不行(10V1A吧)

YTDFWANGWEI
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  • 2022-4-15 13:47:33
 
在这里面,他的最高电压不过是输出的5V,怎么可能有3-4备的驱动电压呢。
nc965
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  • 2022-4-15 14:56:18
 
那就用5V啊,看波形他这颗MOS的门槛电压在2V左右哈,5V正好
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-15 16:52:10
 
你好,我大概就是做个充电宝一样的东西。单片机是电池供电的(3-4.2V),然后负载是升压5V后再给另外电池充电(这是另外一块了哈)。我目前用的NMOS型号是XZ2312A  。现在是单片机直接驱动的。见笑了

XZ2312A.pdf

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nc965
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  • 2022-4-15 17:03:04
 
单片机的I/O口不能直接驱动(Ciss=900pF)容性负载,要串电阻限流,
如果I/O口的电流规范是20mA,5V的VDD你要串一只240R电阻,这会影响驱动沿。
如果你能找到8个I/O口在同一个寄存器,就可以同时赋值11111111/0驱动,把它们并联后驱动电流提高8倍160mA,串30R电阻限流,频率不高时估计勉强够用了。
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-17 10:23:53
  • 倒数9
 
MOS限流电阻用的是100R,用过MCU直驱跟搭个推挽控制,不过VDD都是3V几而已。
nc965
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  • 2022-4-17 11:35:47
  • 倒数6
 
找5V芯片,驱动电阻按电流规范来(PIC是20mA,亿隆是1mA,图腾柱不限)
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-18 11:29:09
  • 倒数5
 
谢谢版主了,效率的问题找到了。之前试验时都是在电源(电池)窜个万用表(FUCK)看电流(A档)的,有串时效率很低(40%),把它撤去效率就上来了(80%)。还是2uH电感,频率100K。当大电流时,输入电压被拉低了,导致输出电压上不去。
nc965
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  • 2022-4-18 12:29:45
  • 倒数2
 
4楼计算有误,看你用来做最佳答案,纠正一下:
电流要按输入功率算,Ip = 2Iin = 2Vout*Iout/η/Vin_min = 2*5V*0.3A/0.9/3V = 1.1A
意思:电感要选用1.5A(或者2A)的
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-15 11:45:03
 
用的是
1.电感RDC=95mR
2.用的是N-MOS  内阻大概是20mR
nc965
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  • 2022-4-15 12:28:41
 
追究的意思是探讨,这家的95mR,下一家可能9.5mR,0.95mR的也可能找到

你也不想想:1A电流要用0.5mm漆包线才够,要长1米才有95mR,重十几克,它有这么多铜吗?

wh6ic
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  • 2022-4-15 15:23:08
 
标称的不仅仅是漆包线部分的电阻,引出电极、焊接点 电阻都不低,另外,1A的电感,厂家用0.22的漆包线就非常有良心了。
再一个 另外,楼主电路效率低下的主要原因 与 电感电阻、开关导通标称电阻 的关系没那么大。

nc965
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  • 2022-4-15 15:29:40
 
你正导一下试试就知道了
wh6ic
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  • 2022-4-15 15:25:08
 
你说的 NMOS 20mR 内阻应该是驱动电压 10V 时的参数吧?  查查驱动电压 2.7V 时的内阻是多少... ...
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-15 16:53:02
 
你好,是这个。麻烦您看下。谢谢

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wh6ic
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  • 2022-4-15 16:10:05
 
你选用的 NMOS 是什么型号的?20mR是2.7V驱动时的参数?
建议找 2.7V 以下的低压 NMOS  -- 比如 https://item.szlcsc.com/1053334.html,2.5V时电阻40mR。  或者https://item.szlcsc.com/2793350.html,2.5V 时 37mR。 不要随意选厂家,同样标称型号的 2300/2302,参数差别很大。

另外看示波器,驱动波形比较差,电压也低,可能是用三极管搭的图腾柱?  建议驱动改用 输出电流比较大的 CMOS 多路逻辑反相器IC,双路反相器并联驱动 -- 比如74LVC2G14,两路并联,3V时可以输出+/-50mA,驱动低Css的 2300/2302 上升/下降沿速度20~30nS,找得到74LVC14也可以。效率应该会有较大改善。
不要选普通型号的逻辑芯片,比如 74HC14,虽然有六路,其3V时每路只能驱动4mA,边沿速度可能超过100nS -- 仍然比三极管随便搭的图腾柱性能好。

再:  如果是 单片机IO 作为驱动信号,并联几路可以同步变化的IO,对没有采用额外驱动的电路提升效率有一点点帮助,如果是 PWM 脚,就需要硬件支持同步动作

寒758264068
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  • 2022-4-15 16:54:27
 
哎,第一次做,也不懂行不行,先干了再说。谢谢。成本由限制,不能加太多东西。要加多东西还不如直接上芯片
wh6ic
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  • 2022-4-15 16:40:27
 
输出电容 建议 换成支持高纹波电流的 100uF 有机固态电解电容。       https://item.szlcsc.com/3219579.html
或者并联22uF的 低ESR 贴片层叠电容。   https://item.szlcsc.com/3402082.html

应该对提高效率有作用。
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-15 17:15:24
 
你好,没有明显效果。大佬能否帮忙核实下22uH的电感是否合适。谢谢。
wh6ic
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  • 2022-4-15 18:40:28
  • 倒数10
 
22uH 问题不大,按你的设计参数,PWM单次导通时间就不应该超过 4.4uS 太多,这个在软件上要作限制。  或者改成 47uH 试试。空载时你的PWM是否 占空比为 1/256?-- 驱动电压偏低。 如果5V侧不怕打嗝,算法上改成: 次低为3/256或者 4/256,再低直接降为0/256。

你输出 4.8V 100mA 时,输入 3V 242mA,此时 毛效率 约 66%,输出功率 0.48W,马马虎虎。
不改电路的情况下,试试将 2312 换成Ciss 低一点的 2302、2300,也许 高效率输出功率 会增加一点。MOS的导通电阻大一点点 影响不严重。

寒758264068
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  • 2022-4-17 10:34:20
  • 倒数8
 
是的,空载5V不管它打嗝,空载直接就是1/256了。唉,最大输出要达到300mA,这个点的效率就极低38%。输出电流也不是稳定在一个值的。(元器件不是可以随便选的)
wh6ic
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  • 2022-4-17 11:27:22
  • 倒数7
 
MOS 栅极的 电阻去掉,可能会有比较明显的变化
寒758264068
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  • 2022-4-18 11:30:55
  • 倒数4
 
谢谢大佬的指导,效率的问题找到了。之前试验时都是在电源(电池)窜个万用表(FUCK)看电流(A档)的,有串时效率很低(40%),把它撤去效率就上来了(80%)。还是2uH电感,频率100K。。。当大电流时,输入电压被拉低了,导致输出电压上不去。
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副总工程师
最新回复
  • 2022-4-18 13:46:59
  • 倒数1
 
串的电流表后面并联几粒电解电容 可以避免这个问题
寒758264068
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助理工程师
  • 2022-4-18 11:39:36
  • 倒数3
 
再次谢谢大佬,不能同时给两个人给分,请见谅。谢谢了
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