开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》
基于MATLAB的Boost电路仿真
知识就堤力量—基于Matlab 的Boost电路仿真姓名:学号: 班级:知识就堤力量1、前言由于DC/DC开关电源具有高效率，高功率密度和高可靠性等优点，越来越广泛地应用于通信、计算机、工业设备和家用电器等领域。
在近几十年里，开关电源技术得到了长足的发展。
在很多场合下，需要从低压电源变换到高压电源，Boost变换器是最基本，也是最常用的一种变换器。
在电力电子系统的研究中，仿真研究由于其高效、高精度及高的经济性与可靠性而得到大量应用。
近二十年来，仿真已逐渐成为电力电子技术研究的有力工具。
Matlab语言的强大仿真功能和方便性受到广大使用者的广泛爱好。
本文对Boost变换器电路进行简单的介绍，采用Matlab来完成建模和仿真。
2、Boost电路的工作状态Boost变换器的电路结构如下图所示:iT. nBoost电路的结构⑻开关状态1 （S闭合）（b）开关状态2 （S关断）3、Matlab 仿真分析Matlab 是一种功能强大的仿真软件，它可以进行各种各样的模拟电路和数 字电路仿真，并给出波形输出和数据输出，无论对哪种器件和哪种电路进行仿真， 均可以得到精确的仿真结果。
采用 Matlab 仿真分析方法，可直观、详细的描述 Boost 电路由启动到达稳态的工作过程，并对其中各种现象进行细致深入的分 析，便于我们真正掌握Boost 电路的工作特性。
仿真图如下所示：电路工作原理：在电路中IGBT 导通时，电流由E 经升压电感L 和V 形成回路，电感L 储能; 当IGBT 关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而 在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断 IGBT 导通是，电容的放电 回路。
调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。
4-Vo |t\a «E MeJsnuramQ Stfi»RLC Ewnch HR ltd g e Sours I llc —— ScQpe(c)开关状态3 (电感电流为零)ScoptlVCurrent MeasurementDiodeKDT Cm rue nt Measuremehti C T古 * 知识就堤力量其负载侧输出电压的平均值为:t off 上式中T 为开关周期，•…为导通时间，总说-为关断时间在模型仿真中的参数设置：(1) 设置电源电压为200V ，电阻的阻值为5Q 。
最新BOOST电路设计及matlab仿真资料
Boost升压电路及MATLAB仿真一、设计要求1.输入电压（VIN）:300V（+-20％）2.输出电压（VO）:410V3.输出功率（PO）:10kw4.电压纹波：≤1％5.开关频率设置为10KHz输入电压在240—360V范围变化时，稳态输出能够保持在410V。
根据设计要求表明需要设计一个升压电路即Boost电路。
Boost电路又称为升压型电路,是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
其工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和电路稳定后的稳态工作过程。
同时，也需设计一个闭环控制电路，当输入电压变化时，能准确的跟踪电压变化，改变PWM 电压占空比，以稳定输出电压。
二、主电路设计图1主电路2.1 Boost电路的工作原理Boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当IGBT开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当IGBT断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成。
Boost升压电路的二极管主要起隔离作用，即在IGBT开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极的电压低，此时二极管反向截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在IGBT管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。
闭合开关会引起通过电感的电流增加。
打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
接下来分两部分对Boost电路作具体介绍即充电过程和放电过程。
充电过程在充电过程中，开关闭合（开关管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。
基于MATLAB的Boost型功率因数校正电路的仿真分析
基于MATLAB的Boost型功率因数校正电路的仿真分析作者：孟利明王秀莲来源：《数字技术与应用》2009年第11期[摘要]本文在传统Boost型转换器的基础上,采用ZVT软开关技术对其改进,并使用MATLAB软件建立了仿真模型进行仿真分析。
[关键词]软开关 Boost型转换器功率因数校正[中图分类号]TN913[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)11-0047-021 引言为了满足输入电流谐波满足要求减小对电网的污染,现今的开关电源都采用功率因数校正技术(PFC)。
常见的功率因数校正转换器主电路的拓扑结构有:降压式(Buck)、升压式(Boost)、降/升压式(Buck-Boost)、反激式(Flyback)等,其中因Boost变换器具有效率高、电路简单、成本低等优点而等到广泛的应用[1]。
但传统的Boost变换器采用的是硬开关PFC技术,使得开关损耗大、开关电流应力大和二极管开关噪音大。
为弥补硬开关变换器的不足,人们不断探讨新型的Boost软开关变换器,如零电压过渡(ZVT-Boost)软开关变换器和零电流过渡(ZCT-Boost)软开关变换器。
由于零过渡软开关具有主开关为ZCS或ZVS、续流二极管为ZVS或ZCS、主开关和续流二极管的电流和电压应力小及在宽范围电源电压和负载电流内均可满足ZVS和ZCS条件,它们代表了目前软开关变换技术的最新发展[2]。
本文针对一种ZVT-Boost变换器,采用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立其仿真模型,并根据仿真图形对其电流电压进行了详细的分析。
2 ZVT-Boost型变换器的设计2.1 ZVT-Boost型变换器拓扑电路图 1 是ZVT-Boost变换器的拓扑电路。
有图可知,除在主开关加有谐振电容Cs外,在传统的Boost变换器拓扑结构的基础上还多了有 Cb、Cr、Lr、D1、D2、D5和辅助开关S2组成的谐振电路。
2.2 变换器工作过程假设交流电源侧电感足够大,Lin >> Lr,开关频率远远高于输入正弦波频率,则在一个开关周期内交流电源相当于一个直流电源[3]。
基于Multisim2001的BOOST电源变换器的仿真
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近年 来 # 随着功率电子元件! 如K & I B D& <C 1 U J D"
收稿日期 ! ! ( ( @?( R?! ( 作者简介 ! 张辉 ! # 男# 广东工业大学信息工程学院在读研究生 # 主要研究方向 $ 多微机实时控制及仿真 & " R > =? ! " &
BOOST电路设计与仿真
BOOST电路设计与仿真BOOST电路是一种直流-直流升压电路，可以将低电压输入转换为高电压输出，被广泛应用于各种电子设备和电源系统中。
BOOST电路的设计与仿真是保证电路性能稳定和有效工作的重要步骤。
本文将介绍BOOST电路的设计原理和流程，并讨论BOOST电路的仿真方法和应用。
BOOST电路的设计原理基于电感储能和开关管的开关控制。
BOOST电路通常由开关管、电感、电容和负载组成。
当开关管导通时，电感储能；当开关管关断时，电感释放储能。
通过周期性的开关控制，可以实现输入电压的升压转换。
1.确定BOOST电路的输入输出要求。
根据实际应用需求，确定输入电压、输出电压和负载电流等参数。
2.选择开关管和电感。
根据输入输出要求和开关频率，选择合适的开关管和电感。
3.计算电容。
根据输出电压波动和负载要求，计算所需的输出电容。
4.设计反馈控制。
BOOST电路通常采用反馈控制来实现稳定的输出电压。
根据输入输出要求和稳定性要求，设计反馈控制电路。
5.仿真和优化。
使用仿真软件对BOOST电路进行模拟仿真，优化电路参数和控制策略，以达到设计要求。
在时间域仿真中，可以通过建立电路模型和开关控制器模型，对BOOST电路进行系统级仿真。
通过输入电压和负载电流变化，分析输出电压和效率等指标，验证电路性能。
在频域仿真中，可以通过建立开关模型和电感电容模型，对BOOST电路进行精确的频率响应分析。
通过频率响应曲线，可以评估BOOST电路的稳定性、带宽和损耗等指标。
除了仿真，BOOST电路的设计还需要考虑一些其他因素，如电路拓扑、器件选择和布局等。
这些因素都会影响电路的性能和可靠性。
最后，BOOST电路在各种电子设备和电源系统中有广泛应用，例如便携式电子设备、通信设备和工业控制系统等。
通过合理的设计与仿真，可以确保BOOST电路的稳定性和高效性，提高整个系统的性能。
simulink仿真开关电源,mosfet的参数设计
simulink仿真开关电源,mosfet的参数设计1. 引言1.1 概述本文旨在探讨Simulink仿真在开关电源中的应用以及如何通过设计MOSFET 参数来优化仿真结果。
开关电源作为一种常用的电源类型，在电子设备中具有重要的应用价值。
而Simulink作为一款强大的仿真软件，可以精确模拟开关电源的各个环节，帮助工程师们进行系统设计、分析和优化。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开论述：首先，介绍Simulink仿真在开关电源中的应用，并概括开关电源设计流程；其次，详细说明MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的作用、特点以及参数对仿真结果的影响分析；然后，通过具体案例展示Simulink上搭建仿真模型和设置参数的步骤，并分析优化建议；最后，对全文进行总结并展望未来可能的研究方向。
1.3 目的本篇长文旨在加深读者对Simulink仿真开关电源以及MOSFET参数设计方面的理解和运用能力。
通过系统地介绍仿真流程和参数优化方法，读者可以了解到如何利用Simulink来更好地设计和分析开关电源系统，以及如何通过MOSFET参数的合理设计来改善仿真结果。
此外，本文还将介绍一些仿真实例，并提供有关优化建议，以帮助工程师们在实际项目中应用仿真技术进行开关电源设计与研究。
以上是1. 引言部分的内容，请继续撰写后续部分。
2. Simulink仿真开关电源2.1 开关电源工作原理开关电源是一种将输入直流电压转换为输出直流电压的电力转换器。
它采用了开关器件（如MOSFET）以及相关的控制电路来实现对电源输出的精确控制。
开关电源基本工作原理是：通过一个开关管（MOSFET）周期性地将输入直流电压加到变压器的主绕组上，由于变压器中有两个或多个次级绕组，所以可同时获得不同大小和极性的交流电压值。
然后，通过滤波、稳压等环节将得到的交流信号转换为稳定的直流输出。
2.2 Simulink在开关电源仿真中的应用Simulink是一款常用的建模和仿真软件工具，它提供了强大的图形化界面以及丰富多样的模块库，非常适合用于开关电源系统的建模和仿真。
BOOST电路设计及matlab仿真
Boost升压电路及MATLAB仿真一、设计要求1.输入电压（VIN）:12V2.输出电压（VO）：18V3.输出电流（IN）:5A4.电压纹波：0.1V5.开关频率设置为50KHz需设计一个闭环控制电路，输入电压在10—14V或负载电流在2—5A范围变化时，稳态输出能够保持在18V 。
根据设计要求很显然是要设计一个升压电路即Boost电路。
Boost电路又称为升压型电路,是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
其工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和电路稳定后的稳态工作过程。
二、主电路设计图1主电路2.1 Boost电路的工作原理Boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成。
Boost升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极的电压低，此时二极管反向截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。
闭合开关会引起通过电感的电流增加。
打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
接下来分两部分对Boost电路作具体介绍即充电过程和放电过程。
充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）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。
开关电源matlab课程设计
开关电源matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解开关电源的基本原理，掌握其工作流程及关键参数；2. 学会使用MATLAB软件进行开关电源的仿真与设计；3. 掌握开关电源电路的建模方法，能够运用MATLAB进行模型搭建与分析。
技能目标：1. 能够运用所学知识，独立完成开关电源的MATLAB仿真实验；2. 能够运用MATLAB软件解决开关电源设计中的实际问题，提高实际操作能力；3. 通过课程学习，培养学生动手实践、团队协作和问题解决的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电力电子技术及MATLAB软件的兴趣，提高学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与创新，养成良好的学习习惯；3. 引导学生关注开关电源在实际应用中的节能环保作用，提高学生的社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论联系实际，培养学生运用MATLAB软件解决开关电源设计问题的能力。
学生特点：学生具备一定的电路基础知识，对MATLAB软件有一定的了解，但对开关电源的深入研究和实践操作经验不足。
教学要求：结合学生特点，课程要求教师采用任务驱动、案例教学等方法，引导学生主动参与，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于开关电源的设计与优化，提高综合素质。
二、教学内容1. 开关电源基本原理：介绍开关电源的工作原理、类型及性能指标，结合教材相关章节，让学生掌握开关电源的基础知识。
2. MATLAB软件入门：回顾MATLAB软件的基本操作，重点讲解仿真、建模及分析等功能，为后续课程打下基础。
3. 开关电源电路建模：讲解开关电源电路的建模方法，指导学生运用MATLAB软件进行模型搭建，结合教材实例进行分析。
4. 开关电源MATLAB仿真：详细介绍开关电源的MATLAB仿真步骤，包括电路图绘制、参数设置、仿真分析等，使学生能够独立完成仿真实验。
5. 开关电源设计实例：选取具有代表性的开关电源设计实例，引导学生运用所学知识解决问题，提高实际操作能力。
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基于Matlab/Simulink 的BOOST电路仿真
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时间：2010年12月7日
1引言
BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
图1BOO ST 电路的结构
2电路的工作状态
BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。
其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。
(a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断)
(c) 开关状态3 (电感电流为零)
图2BOO ST 电路的工作状态
3matlab仿真分析
matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示,其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。
图3BOO ST 电路的PSp ice 模型
3.1电路工作原理
在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。
调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。
负载侧输出电压的平均值为:
（3-1）
式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。
升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L 储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。
在以上分析中，认为开关处于通态期间因电容C的作用使得输出电压不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。
3.2在模型中设置仿真参数：
（1）设置电源电压为200V，电阻的阻值为5Ω。
（2）脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%。
（3）IGBT和二极管的参数可以保持默认值。
（4）初选L的值为0.1ms，C的值为100µF。
3.3启动仿真
3. 31电路瞬态过程分析
设置仿真时间为0.03s，算法采用ode15s。
仿真波形如图3.1.1.14-7所示,其放大的电路图为图3.1.1.2，所对应的开关管电压的波形、二极管电流的波形、输出电压的波形、开关管电流的波形、现分析其工作过程如下:
0～0.1ms 时段: 开关处于断开状态, 直流电源通过电感、二极管向负载供电, 电路处于稳态。
图3.3.1.1电路相应信号仿真波形
0.1ms～0.2ms 时段: 开关于0.1ms～0.2ms 之间闭合, 并保持闭合状态直到0.2ms, 电路处于图2. a) 状态。
由于电路开关状态发生突变, 电路进入暂态。
由于开关闭合,开关电压降为0, 电感两端产生压降, 电感电流开始增长, 电感开始储存能量; 此时二极管D 处于断态, 输出端由电容C 向负载RL 提供能量, 因此可以明显的观察到, 电容上的输出电压在下降, 这意味着电容在释放刚刚静态时储存的能量。
0.2ms～0.3ms 时段: 开关于0.2ms～0.3ms 之间断开, 并保持断开状态直到0.3ms, 电路处于图2. b) 状态。
电路开关状态再次发生突变, 电路仍处在暂态中。
电感与电源V串联, 以高于电源的电压向电路的后级供电, 使电路产生了升压作用。
此时, 电感向后级电路释放能量, 电感电流不断减小, 电感电流通过二极管到达输出端后, 一部分给输出提供能量, 一部分给电容充电, 可以观察到,电容上的电压在上升, 电容开始储存能量。
电路在0.1ms～0.3ms 时段之间的工作过程是BOOST 电路的第一个工作周期, 此后电路重复上述过程继续工作。
图3.3.1.2电路相应信号放大仿真波形
3. 32电路稳定过程的分析
观察图3.1.1.1易见, 电路输出电压, 电感电流在5ms 左右趋于稳定, 电路进入稳态。
3. 33电路稳态分析
对4.5m s～5m s 时段进行扫描分析, 对应的输出波形如图3.1.1.2所示, 电路的工作过程与图3.1.1.1 类似, 只是此刻电感、电容均已进入稳定工作状态, 每个工作周期电感提供相同大小的电压, 电感电流下降的斜率一定, 电感吸收的能量等于释放的能量, 电容充电能量等于放电能量, 电感、电容不再吸收能量而成为能量传递的工具。
通过改变电感的值可更清楚的观察电感电流的波形，如图所示
3.4结论
以上的仿真过程分析，可以得到以下结论：直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与关断，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。
利用Simulink对升压斩波电路的仿真结果进行了分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
4 心得体会
时间是过得相当快，《开关稳压电源的设计和应用》这门课就到收尾阶段了。
在做实验的这段时间里，通过不断地查找资料，最升压斩波电路有了一定的理解，并且在matlab中仿真实现了。
在此过程中，我对matlab在仿真中的应用有了进一步的了解和掌握。
Matlab 在电力电子方面的仿真应用时，可以将电力电子电路输出效果图形化，形象直观，可以帮助我们对电路的理解。
经过这门课的学习，我认识到自己还有很多东西需要进一步加强学习，而且要把理论联系实践来学习，不仅要懂理论知识，还要懂如何作出实物。