升压斩波电路为什么能使输出电压高于电源电压？

Question

如题所述

Answer 1

这是boost斩波电路的拓扑结构图：

当Q1导通时，L1相当于直接被接入电源，由于电感电流不能突变，此时流过电感的电流逐渐增加（此时自感现象阻止磁通量的增加，自感电动势方向与电流相反，阻止电流的迅速增加），将能量储存在磁场中；当Q1关断时，奇妙的事情发生了，由于电感电流不能突变，电感产生自感电动势来阻止磁通量的下降，由电流可以判断出来，电感的自感电动势左负右正，刚好与电源同向，电压相叠加，因此可以升压

Answer 2

电感是一个电流不突变的元件，也就是说，在瞬态的情况下，电感可以看作一个恒流源。
我们可以从恒流源电路来进行理解，根据欧姆定律，I＝U/Z，（Z是阻抗），如果把公式换个写法就是U＝IZ，显然，在I不变的情况下，Z越大电压就越高。
假如一个1A的恒流源，并联一个1Ω电阻是1V，并联一个10Ω的电阻就是10V，要是并联1kΩ的电阻则就有1000V了。

在有电感的回路中，当回路中的电阻突然变大的时候，电感两端的电压就会突然变高。
比如电感上有1A的电流时，负载突然由1Ω变成1KΩ，负载上的电压就会从1V突然变成1000V。

汽车的点火线圈也是利用这个原理产生极高电压使火花塞放电的。电感性负载在断电时也会使开关发生放电也是这个原因。斩电路就是利用这个原理工作的。

在斩波电路中，当电流达到一定值时，控制器件突然动作使一部份回路断开，使电感回路的阻抗突然变高，从而得到很高的电压。所以斩波器升压电路与电源电压没有必然的关系，甚至无所谓交流还是直流。输出电压的高低取决于控制器件动作的触发电流和动作后的负载阻抗的大小。如果控制器件的动作是理想的开关，则输出电压峰值等于t＝－0时的电流×t＝＋0时的阻抗。

理论上，如果是纯电感回路，当回路突然切断，相当于电阻突然变成无穷大，则电感两端会产生无穷高的电压。但现实中空气或真空会被击穿放电，而且任何电感上同时也存在着电容（线与线之间的分布电容）和电阻。所以只有在电感量比较大（储能比较大）时才能产生可观测的高电压。电感量很小时产生的电压虽然高但能量小，甚至绝缘体的微小导电能力也能释放掉那一点点能量，所以不可观测。让人感觉好像小电感没有这种现象。