Boost电力电子课程设计

一个Boost变换器的设计

课程名称： ______ 电力电子课程设计_________________ 设计题目： ______ 一个Boost 变换器的设计____________ 专业： _________ 自动化____________________________ 班级：自动化1 ______________________ 学号： ____________________________________________ 姓名： ____________________________________________ 指导教师： _________________________________________

1•题目

一个Boost变换器的设计

2 •任务

设计一个Boost变换器，已知V1= 24V ± 10%, V2=36V , I o=0〜1A。要求如下：

1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1，写出参数选取原则和计算公式；

2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1 ）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（2）V2 与I O的相图（即V2为X坐标；I O为Y坐标）；（3）对V2与I O进行纹波分析；（4）改变R1，观察V2与I O的相图变化。

3）课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；

4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。

R1V2

3 •说明

仿真软件采用PSIM，免费试用程序及其说明书见附件。

Boost电路的分析

1、工作原理

升压斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关Q1、储能电感L1、二极管D1、滤波

电容C1、负载电阻R1等组成。

当开关管Q1受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V i全部加于储能电

感L1的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D1反向偏置截止，储能电感L1将电能

变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q1及L1流回电源的负端。经过t on时间以后，开关管Q1受控而截止时，储能电感L1自感电势的极性变为上负下正，二极管D1正向偏置而导通，储能电感L1所存储的磁能通过D1向负载R1释放，并同时向滤波电容C1充电。经过时间T off后，控制脉冲又使Q1导通，D1截止，L1储能，已充电的C1向负载R1放电, 从而保证了向负载的供电。

图2 Boost变换器电路工作过程

2、电路参数的选择

已知：V仁24V ± 10%，

V2=36V ,

I o=0 〜1A。

图1 Boost电路原理图

1

J T S 2 uR

d D max T s

2 0.1 ■ 5

0.4 1.25 10

25 F

V 2= 36V, V 1min = 21.6V , Mmax = 26.4V

丄 1

f s 80000

_5

1.25 10 s

般取了 L1=1.5L=1.5

33=49.5 H

3、电容C

在boost 电路中，对于二极管D 的电流i D 和输出电压V2，二极管截止时，电容C 放电,

V2下降；而二极管导通时，电容 C 充电，V2上升。在开关电源中，输出电容的作用是存

储能量，维持一个恒定的电压。 电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小， 选用电

容器时，应注意其耐压是否符合电路的要求

输入电压25V ，输出电压36V ，输出电流为1A ，此时纹波为0.1V 。

所以D min

V2 V1max

0.267

V2

D

max

V2 V1min

V2

0.4

2、电感L 开关频率越高，电感器的感值就取得越小， 体积越小，但开关频率高了会加重开关管的

负担。所以取开关频率为 80KHZ 。

L

斜

(1 D)

2

-5

36 1.25 10

2 1

0.33 (1-0.33)2

33 H

1、占空比D

由V2 -

V1 1 .得，D V2 V1

D

V2

V2 2 uR

DT S

4、开关管MOSFET

5、二极管

选择续流二极管的重要的标准是：开通速度、击穿电压、额定电流、正向导通电压。开 关电源中，通常选择低正向导通电压的肖特基二极管。

V^max V 2

额定电流为：|D1 I I (1 D) I 0 续流二极管的损耗计算:

P D V D I o

二、仿真分析

电路图如图：

电路参数选择： V 仁25V ，D=0.306，L1=50u ，C1=25u ，R1=36

(1)电路各节点电压、支路流图仿真结果如下

输入电压:

功率管的选择需要考虑能承受之电压以及电流额定值,

可知功率开关关闭时，其电压最大为:

电流的额定值为:

I Q1

V QI max V 2

{>

V1

30

20

10

0.002 0.004 0.006

Time (s)

输出电压:

V2

80

60

40

20

0.004

0.002 0.006

Time (s)

Ug电压:

V3

1.5

1

0.5

0.02

0.01 0.03 0.04

Time (ms)

开关管电压值: