电力电子升压斩波电路课程设计

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1、 1 目录目录 摘要 2 1.主电路设计. 3 1.1 MOSFET 升压斩波电路原理图 . 3 1.2 MOSFET 升压斩波电路工作原理 . 3 1.3 MOSFET 升压斩波电路元器件选择、参数确定 . 5 1.4 MOSFET 升压斩波电路典型波形 . 6 1.5 晶闸管的触发电路. 6 1.6 驱动电路. 8 1.7 升压斩波电路的主电路设计 9 2.控制电路设计. 10 2.1 控制电路原理图 10 2.2 控制电路工作原理 10 3.仿真结果. 12 4.心得体会. 14 5. 参考文献. 15 2 摘要摘要 直流直流升压电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC

2、 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装 置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压电路、升降压电路、 复合电路等多种方式的变换电路。 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电 动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。 早期的直流装换电路，电路复杂、功率损耗、体积大，使用不方便。晶闸管 的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管 的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件 的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用 于可控整流、交流调压、无触点电

3、子开关、逆变及变频等电子电路中。它电路简 单体积小，便于集成；功率损耗少，符合当今社会生产的要求；所以在直流转换 电路中使用晶闸管是一种很好的选择。 直流斩波电路的种类较多，包括 6 种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩 波电路，升降压斩波电路，Cuk 斩波电路，Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路。利 用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路。本文着重解决用 MOSFET 作开关的升压斩波电路。 3 1.主电主电路设计路设计 设计一个 MOSFET 升压斩波电路（纯电阻负载） 设计要求： 1）输入直流电压：Ud=50V； 2）输出功率： 300W； 3）开关频率： 5KHz；

4、4）占空比： 10%-50%； 5）输出电压脉动率：小于 10%。 1.1 MOSFET 升压斩波电路原理图升压斩波电路原理图 MOSFET 升压斩波电路原理图如图 1 所示， 图 1 MOSFET 升压斩波主电路原理图 1.2 MOSFET 升压斩波电路工作原理升压斩波电路工作原理 在控制开关开通期间 on t，电流从电源正极流出，经过电感从开关流回电源 负极。电容C向R供电，输出电压 o U上正下负。电源电压 i U全部加到电感两端 Li uU，在该电压作用下，电感电流 L i线性增长。在导通之间内，电感电流增量 为： 4 0 on t iii Lon UUU idttT LLL 1-1

5、在控制开关关断期间 off t， L i经二极管流出，电感电压极性将变成左负右正， 认为电感很大， L i不变。这样，电源和电感同时给电容C和负载R供电，负载两 端电压仍是上正下负。电感电压0 Lio uUU，电感电流 L i线性减小。在关断 时间 off t内，电感电流减小量的绝对值为： 1 on T oioi L t UUUU idtT LL 1-2 当电路工作在稳态时，电感电流 L i波形必然周期性重复，开关导通期间电感 电流 L i的增量等于开关断开时电感电流 L i的减少量，即 LL ii 。 联立可得输出电压 1 1 oi UU 1-3 由上式可知，是一个小于 1 的数，故输出电压

6、比输入电压大。从能量守恒 角度分析（假设电感足够大，电流平直） ，电路达到稳态时，电感在开关开通期 间吸收的能量（ ion U It）与开关关断期间释放的能量（() oioff UUIt）相等。列出 等式： () ionoioff U ItUUIt 1-4 解得, 0 1 1 i UU 1-5 下面确定电流连续的临界条件： 如果在T时刻电感电流 L i刚好降到 0。则为电流连续与断续的临界工作状态。此 时2 L ii 升压斩波电路的输入输出功率分别为： iiL PU I 1-6 ooo PU I 1-7 忽略损耗，有 io PP，于是, 5 0 1 1 Loo i U III U 1-8 得临界电感值为, 2 (1) 2 C R LT 1-9 确定电容的计算 电容在关断期间释放的能量与开通期间吸收的电荷相等， o QIT