boost電路設(shè)計-張凱強

1、課程設(shè)計說明書課程名稱： 電力電子課程設(shè)計 設(shè)計題目： Boost電路的建模與仿真 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自091 學(xué) 號： 0902100202 姓 名： 張凱強 指導(dǎo)教師： 陸益民 廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院二一一 年 十二 月 1題目一個Boost變換器的設(shè)計2任務(wù)設(shè)計一個Boost變換器，已知V1=48V±10%，V2=72V，I0=01A。要求如下：1）選取電路中的各元件參數(shù)，包括Q1、D1、L1和C1，寫出參數(shù)選取原則和計算公式；2）編寫仿真文件，給出仿真結(jié)果：（1）電路各節(jié)點電壓、支路流圖仿真結(jié)果；（2）V2與IO的相圖（即V2為X坐標；IO為Y坐標）；（3）對V2與I

2、O進行紋波分析；（4）改變R1，觀察V2與IO的相圖變化。3）課程設(shè)計說明書用A4紙打印，同時上交電子版（含仿真文件）；4）課程設(shè)計需獨立完成，報告內(nèi)容及仿真參數(shù)不得相同。一、 原理分析分充電和放電兩個部分來說明（假設(shè)MOS管斷開很久，所有元件都處在理想狀態(tài)）：充電過程在充電過程中，開關(guān)閉合（MOS管導(dǎo)通），等效電路如圖二，開關(guān)（MOS管）處用導(dǎo)線代替。這時，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流以一定的比率線性增加，這個比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。放電過程如圖，這是當開關(guān)斷開（MOS管截止）時的等效電路。當開關(guān)斷開（MOS

3、管截止）時，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程二、設(shè)計：已知參數(shù)：輸入電壓：48V- V1輸出電壓：72V -V2輸出電流：1A- Io設(shè)定工作頻率f：50KHz 1）Q1、D1、L1和C1元件的選?。簽樘岣咿D(zhuǎn)換效率需：1.盡可能降低開關(guān)管導(dǎo)通時回路的阻抗，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能；2.盡可能降低負載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能，同時回路的損耗最低；3.盡可能降低控制電路

4、的消耗，因為對于轉(zhuǎn)換來說，控制電路的消耗某種意義上是浪費掉的，不能轉(zhuǎn)化為負載上的能量所以在仿真時選取的D1，Q1都為理想管，無電阻和導(dǎo)通壓降計算（1）占空比（由伏秒平衡原理得）：（2）負載電阻R： （3）電感L:（4）電容C：2）、編寫仿真文件，給出仿真結(jié)果：仿真得到72V的輸出電壓和0.8A的電流，如圖：（1）電路各節(jié)點電壓、支路流圖仿真結(jié)果；電壓圖：電流圖：（2）V2與IO的相圖（即V2為X坐標；IO為Y坐標），這里相圖在此軟件上不能調(diào)出，所以只能V2-t，IO-t放在一起對比:（3）對V2與IO進行紋波分析；通過MOS管的通斷，和電感的對電流的作用，電壓V2產(chǎn)生鋸齒紋波，而二極管的通斷是

5、由占空比控制的，所以其為占空比為2/3的方波.（4）改變R1，觀察V2與IO的相圖變化。R1=200R1=500R1=50可以發(fā)現(xiàn)，電阻不宜過大，最終趨于穩(wěn)定時的值符合線性關(guān)系V2=R1*D*IO器件選用補充說明：1.電感不能用磁體太小的(無法存應(yīng)有的能量),線徑太細的(脈沖電流大,會有線損大).2 整流管大都用肖特基,大家一樣,無特色,在輸出3.3V時,整流損耗約百分之十.3 開關(guān)管（MOS管）,關(guān)鍵在這兒,放大量要足夠進飽和,導(dǎo)通壓降一定要小,是成功的關(guān)鍵.總共才一伏,管子上耗多了就沒電出來了,因些管壓降應(yīng)選最大電流時不超過0.2-0.3V,單只做不到就多只并聯(lián).4 最大電流有多大呢?我們

6、簡單點就算1A吧,其實是不止的.由于效率低會超過1.5A,這是平均值,半周供電時為3A,實際電流波形為0至6A.所以建議要用兩只號稱5A實際3A的管子并起來才能勉強對付.5 現(xiàn)成的芯片都沒有集成上述那么大電流的管子,所以建議用土電路就夠?qū)Ω堆箅娐妨?以上是書本上沒有直說的知識,但與書本知識可對照印證.開關(guān)管導(dǎo)通時，電源經(jīng)由電感-開關(guān)管形成回路，電流在電感中轉(zhuǎn)化為磁能貯存；開關(guān)管關(guān)斷時，電感中的磁能轉(zhuǎn)化為電能在電感端左負右正，此電壓疊加在電源正端，經(jīng)由二極管-負載形成回路，完成升壓功能。既然如此，提高轉(zhuǎn)換效率就要從三個方面著手：1.盡可能降低開關(guān)管導(dǎo)通時回路的阻抗，使電能盡可能多的轉(zhuǎn)化為磁能；2

7、.盡可能降低負載回路的阻抗，使磁能盡可能多的轉(zhuǎn)化為電能，同時回路的損耗最低；3.盡可能降低控制電路的消耗，因為對于轉(zhuǎn)換來說，控制電路的消耗某種意義上是浪費掉的，不能轉(zhuǎn)化為負載上的能量?？偨Y(jié)與體會做過很多次各科的課程設(shè)計了，但是這次的課程設(shè)計給我的印象最深。通過這次的課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的重要性，它里面的器件如MOS FET 之類的還可以對我們實際的電路起到提高效率和保護作用，可以通過控制它的觸發(fā)脈沖來實現(xiàn)它的關(guān)斷，這都是非常常見但是卻非常有實際意義的。課程設(shè)計并沒有想象中的那么順利，其間我也遇到了很多的困難，但是在大家的討論和老師的幫助下我們還是完成了，這讓我意識到只要我們努力了，就沒有攻不過的難關(guān)，而且，對于電力電子技術(shù)的思考，讓我的邏輯思維能力大大提高，思維更加敏捷。同時讓我培養(yǎng)了一種透過部分聯(lián)系全篇的思路，鍛煉了我辦事的能力，做事效率提高了很多。一次次小小的課題設(shè)計，也可以折射到一次對人生的規(guī)劃，課題的設(shè)計是我人生設(shè)計的一部分，為我人生的規(guī)劃埋下了美好的種子。我非常珍惜這