Boost升压斩波电路

Boost升压斩波电路

总目录

引言 ...................................................... 2 1 升压斩波工作原理 (2)

1.1 主电路工作原理 ................................... 2 2 升压斩波电路的典型应用 ................................. 4 3 设计内容及要

求 (6)

3(1输出值的计算 ...................................... 7 4 硬件电路 (7)

4.1控制电路 (7)

4.2 触发电路和主电路 (9)

4.3.元器件的选取及计算 ............................... 10

5.仿

真 ................................................... 11 6(结果分

析 ............................................. 14 7(小

结 .................................................. 14 8.参考文献.. (14)

引言

随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC变换。直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的DC-DC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斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛运用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。全控型电力电子器件IGBT 在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波能领域得到了广泛的应用。但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题:(1)系统损耗的问;(2)栅极电阻;(3)驱动电路实现过流过压保护的问题。

直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点

1 升压斩波工作原理

1.1 主电路工作原理

1)工作原理

假设L和C值很大。V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。

V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。

图1.1 升压斩波电路主电路图

首先假设电感L值很大，电容C值也很大。当V-G为高电平时，Q1导通，

I112V电源向L充电，充电基本恒定为,同时电容C上的电压向负载R供电，因C

uUtooon值很大，基本保持输出电压为恒值，记为。设V处于通态的时间为，此

EIt1on阶段电感L上积储的能量为。当V处于段态时E和L共同向电容C充电，

toff并向负载R提供能量。设V处于段态的时间为，则在此期间电感L释放的能()UEIt,01off量为。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积储的能量于释放的能量相等，即

EItUEIt,,()101onoff (1-1) 化简得

tt，TonoffUEE,,0ttoffoff (1-2)

Tt/1,Tt/offoff上式中的，输出电压高于电源电压。式(1-1)中为升压比，调节

Uo其大小即可改变输出电压的大小。

2)数量关系

设V通态的时间为t，此阶段L上积蓄的能量为:EIT 1monon设V断态的时间为t，则此期间电感L释放能量为:(E-E)IT 2offoffm稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等:

(1-3)

T/t>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。 off

t offT/t,升压比;升压比的倒数记为β，即β=。又因为α+β=1。所以: offT

11 U=E=E (1-4) 0β1,α

电压升高得原因:电感L储能使电压泵升的作用，电容C可将输出电压保持住。

2 升压斩波电路的典型应用

图2.1用于直接电动机回馈能量的升压斩波电路图

通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态电机反电动势相当于图1.1中的电源，此时直流电源相当于图1.1中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。

基于“分段线性”的思想进行解析V处于通态时，设电动机电枢电流为i，得下式 1

di1L，Ri,E (2-1) 1mdt

式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。

设i的初值为I，解上式得 110

tt,,,,Em,,,,,，,iIe1e (2-2) 110,,R,,

当V处于断态时，设电动机电枢电流为i，得下式: 2

di2L，Ri,E,E (2-3) 2mdt

设i的初值为I，解上式得: 220

tt,,,,,EEm,,,, (2-4) ,,,iIe1e220,,R,,

用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路波形:

图2.2电流连续升压斩波电路波形

图2.3电流断续升压斩波电路波形

当电流连续时，从图1.3的电流波形可看出，t=t时刻i=I，on120

t=t时刻i=I，由此可得: off210

toff,,,,,,,,,,,E1,eE1,eEm,,I,,,m,,, (2-5) 10T,,,,,RRR1e,,,,,,1,e,, tTon,,,,,,,,,,,,,,,Ee,eEe,eEm (2-

6) ,,I,,,m,,,20T,,,,,RRR1,e,,,,,1,e,,

把上面两式用泰勒级数线性近似，得