2  铝电解电容简介

铝电解电容器是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器。它是一种用铝材料制成的电性能好、适用范围宽、可靠性较高的通用型电解电容器。电解电容的劣化失效主要是由于高温下电解质的挥发造成的，这种挥发可以反应在电解电容的某些参数中，例如等效串联电阻（equivalent series resistance，ESR）与电容值C。随着电解质的挥发，电解电容的ESR会升高，而电容值C会降低。在相同温度条件下，电解电容的ESR值达到其初始值的2倍，电容值降低至其初始值的80%，即可判定该电解电容失效。因此我们可以用这两种参数来表征电解电容器的运行状况，并预测其寿命。

对于电解电容器，其物理模型可以等效为纯电容并联一个电阻，再与另一个电阻和电感串联而成，如下图2。1所示。当然，其等效模型也可以进行简化，如图2。2所示，这也是厂商的常用模型，其串联的电阻即为ESR，是处理单频率值问题时一个很好的近似等效模型。但在Boost变换器中，电容器模型可简单搭建为其电容值C与等效串联电阻（ESR）的串联，如图2。3所示。其证明过程将在下一章进行详细推导。

图2。1  串并联结构

图2。2  串联结构

图2。3  简化串联结构，忽略ESL

图中ESR为串联等效电感，RLEAKAGE为电介质漏电阻，Rs为表面电阻，ESL为等效串联电感。

3  Boost变换电路分析

3。1  Boost电路简介

Boost变换电路是一种直流-直流升压斩波电路，它能实现输出电压Vo高于输入电压Vin的原因主要有两点：一是电感L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压Vo保持住。

在Boost变换器正常工作时，其内部能量的流动过程如下：开关管导通时，电路中的电能转化为电感L的磁场能并储存起来；开关管关断时，电感再将它储存的能量转换为电场能，和输入电源提供的能量叠加后，经电容滤波后得到平滑直流电压提供给负载。正是由于这种能量的储存与叠加，实现了升压的功能。

Boost变换电路可以根据电感电流的形式不同可以分为三种工作模式：

（1）CCM（Continuous Conduction Mode），为连续导通的模式：当电路进入稳态后，在一个开关周期内，电感电流是永远不会下降到零。换句话来说是电感不会“复位”。这就意味着开关周期内电感磁通从不来就没有回到零。当开关管闭合时，线圈中仍然存在有电流流过。

（2）DCM（Discontinuous Conduction Mode），为非连续导通的模式：当电路进入稳态后，在一个开关周期内，电感电流是总会回到零。这就说明了电感会被适当地“复位”。即开关管闭合时，电感电流的大小为零。

（3）BCM（Boundary Conduction Mode），为边界线导通的模式：控制器监控电感电流iL，一旦检测到电流等于0，开关管开关迅速闭合。所以，BCM变换器是频率可变的系统。BCM变换器我们可以把它叫做临界导通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。

Boost变换器工作在DCM工作模式与CCM工作模式相比较，主要的不同点有以下几个方面：

（1）DCM模式在技术方面相对而言是比较成熟的，它能够减少电路中的损耗，而且在该模式下的转换效率也会更高一些；

（2）电路工作于DCM模式时，输出电流的纹波是比CCM模式更大；

（3）电路工作于DCM模式时，在电感电流为零的时候，它是会产生轻微的振动现象；

（4）电路工作于DCM模式时，负载电流是可以影响输出电压的；但是当电路工作于CCM模式时，输出电压是和负载电流没有关系。因此，在DCM模式下，电路要满足控制输出电压的恒定的要求，其占空比必须跟随着负载电流的变化而一直变化。