boost电路设计-张凯强.doc

课程设计说明书 课程名称： 电力电子课程设计 设计题目： Boost电路的建模与仿真 专 业： 自动化 班 级： 自091 学 号： 0902100202 姓 名： 张凯强 指导教师： 陆益民 广西大学电气工程学院 二○一一 年 十二 月 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=48V±10%，V2=72V，I0=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IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标）；（3）对V2与IO进行纹波分析；（4）改变R1，观察V2与IO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。 原理分析 分充电和放电两个部分来说明（假设MOS管断开很久，所有元件都处在理想状态）：充电过程在充电过程中，开关闭合（MOS管导通），等效电路如图二，开关（MOS管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程如图，这是当开关断开（MOS管截止）时的等效电路。当开关断开（MOS管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 升压过程就是一个电感的能量传递过程 二、设计： 已知参数： 输入电压：48V--- V1 输出电压：72V ---V2 输出电流：1A--- Io 设定工作频率f：50KHz 1）Q1、D1、L1和C1元件的选取： 为提高转换效率需：1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能；2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低；3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量 所以在仿真时选取的D1，Q1都为理想管，无电阻和导通压降 计算 （1）占空比（由伏秒平衡原理得）： （2）负载电阻R： （3）电感L: （4）电容C： 2）、编写仿真文件，给出仿真结果： 仿真得到72V的输出电压和0.8A的电流，如图： （1）电路各节点电压、支路流图仿真结果； 电压图： 电流图： （2）V2与IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标），这里相图在此软件上不能调出，所以只能V2-t，IO-t放在一起对比: （3）对V2与IO进行纹波分析； 通过MOS管的通断，和电感的对电流的作用，电压V2产生锯齿纹波，而二极管的通断是由占空比控制的，所以其为占空比为2/3的方波. （4）改变R1，观察V2与IO的相图变化。 R1=200Ω R1=500Ω R1=50Ω 可以发现，电阻不宜过大，最终趋于稳定时的值符合线性关系V2=R1*D’*IO 器件选用补充说明： 1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十. 3 开关管（MOS管）,关键在这儿,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联....... 4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付. 5 现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以建议用土电路就够对付洋电路了.以上是书本上没有直说的知识,但与书本知识可对照印证.开关管导通时，电源经由电