Boost 升压电路输出电压高于输入,Vout=Vin/(1-D),占空比 D 越大输出越高;电感在 MOS 导通时储能、关断时释放给输出;电感量由纹波电流决定(ΔIL=20~40% Iout),CCM 连续模式电感电流不归零,DCM 断续模式归零;Boost 输出不能短路(短路时二极管直通),要加保护。
本文概述
Boost 是基本开关电源拓扑,面试常考:升压公式、电感选择、CCM/DCM、短路问题。回答要给公式和设计步骤。
核心要点
Boost 输出 Vout = Vin / (1-D),D 占空比,理想无损耗
MOS 导通时电感储能(电流上升),关断时电感通过二极管向输出释放能量
电感量 L = (Vin × D) / (ΔIL × fsw),ΔIL 取 20~40% 满载电感电流
CCM 连续模式:电感电流不归零,输出纹波小,适合大功率;DCM 断续:电流归零,适合小功率轻载
Boost 输出不能短路(短路时输入通过二极管直通输出),要加保险丝或关断控制

面试官考察点
Boost 基础题。面试官看你是否理解拓扑和风险。重点听:升压公式、电感、短路问题。
回答思路
讲 Boost 工作原理,升压公式,电感计算,CCM/DCM,短路保护。
参考回答
Boost 工作原理。
MOS 导通(Ton):电感左端接 Vin,右端接地(MOS),电感电压=Vin,电流线性上升,电感储能;二极管反偏,输出电容给负载供电;
MOS 关断(Toff):电感电流不能突变,电感电压反向(右端电压升高),二极管正偏,电感通过二极管向输出电容和负载释放能量;
稳态时电感伏秒平衡:Vin×Ton = (Vout-Vin)×Toff;
推导:Vout = Vin / (1-D),D=Ton/T。
Vout = Vin / (1-D)
D = 1 - Vin/Vout(理想)
实际考虑效率和压降:D = 1 - Vin/(Vout×η)
电感计算。
ΔIL = Vin × D / (L × fsw)
L = Vin × D / (ΔIL × fsw)
ΔIL 取满载电感电流的 20~40%
满载电感电流 IL_avg = Iout / (1-D)
电感量越大,纹波电流越小,但体积大、响应慢;
电感量太小,纹波大,可能进入 DCM,输出纹波大;
电感饱和电流 Isat > 峰值电流(IL_avg + ΔIL/2),留 30% 余量;
电感 DCR(直流电阻)要小,减少导通损耗。
CCM vs DCM。
| 模式 | 电感电流 | 输出纹波 | 适用 | 控制 |
|---|---|---|---|---|
| CCM 连续 | 始终 >0 | 小 | 中大功率、满载 | 电压/电流模式 |
| DCM 断续 | 周期性归零 | 大 | 小功率、轻载 | 需要特殊控制 |
| BCM 临界 | 刚好归零 | 中 | PFC、变频控制 | 谷值检测 |
CCM 输出电压只和占空比有关(Vout=Vin/(1-D)),负载变化时调整 D;
DCM 输出电压和负载有关(轻载时电压升高),控制复杂;
轻载时 Boost 会自动从 CCM 进入 DCM,输出纹波增大;
设计时保证满载和常用负载在 CCM,轻载可以 DCM。
Boost 输出短路问题。
Boost 输出和输入之间有二极管,输出短路时输入通过二极管直通短路点;
MOS 关断也无法断开(二极管仍导通),会烧毁二极管、电感或电源;
必须加保护:输入保险丝、输出断开 MOS(理想二极管)、过流关断;
或用带保护的 Boost 控制器(如 LM5122 有输出过压保护)。
二极管和电容选择。
二极管:反向耐压 > Vout+余量,正向电流 > Iout,用肖特基(低压降)或同步 MOS(同步 Boost);
输出电容:承受输出纹波电流,用低 ESR 陶瓷电容或聚合物电容;
输出纹波 ΔVout = ΔIL × (1-D) / (8 × fsw × Cout) + ESR×ΔIL;
输入电容:减小输入纹波,靠近 MOS 和电感放置。
注意。
Boost 占空比不能太大(>0.85),否则二极管导通时间短,输出纹波大、效率低;
升压比大时(Vout/Vin>5),建议用变压器隔离拓扑(反激/正激);
同步 Boost 用 MOS 代替二极管,效率高,但有体二极管反向恢复问题;
PCB 布局:功率回路(电感-MOS-二极管-电容)要小,减少寄生电感。












