500W升压斩波电路设计与仿真(DOC)

500W升压斩波电路设计与仿真

摘要：本文对Boost升压斩波电路的工作原理进行了详尽分析，并用Visio软件做出电路在电感电流连续工作时的主要波形，并根据电路需要完成的任务进行参数计算，最后用Matlab/simulink软件搭建主电路，根据所计算的参数对用到的元器件进行参数设定，对Boost电路进行仿真。

关键词：Boost升压斩波电路；Visio软件；Matlab/simulink软件；仿真

500W boost chopping circuit design and simulation

Abstract：In this paper the boost chopping circuit working principle is discussed in detail, and using Visio software to make the circuit in the inductor current discontinuous operation when the main waveform, and according to the circuit need to complete the task parameter calculation, finally uses the Matlab/simulink software to build the main circuit, according to the parameters of the components used to set parameters, to boost chopper circuit simulation.

Key words：Boost chopper;Visio software; Matlab/simulink software; Simulation

1.序言

近年来，不断进步的计算机技术为现代控制技术在实际生产、生活中提供了强有力的技术支持，新的材料和结构器件又促进了电力电子技术的飞速发展，且在各行业中得到广泛的应用。电力电子技术（Power Electronics Technology）是研究电能变换原理及功率变换装置的综合性学科，包括电压、电流、频率和波形变换，涉及电子学、自动控制原理和计算机技术等学科。

高功率密度、高效、高可靠性、体积小、重量轻等特点的开关电源已在航空航天、通信、计算机等各个领域得到了广泛的应用。开关电源的核心是开关变换器，对开关变换器的建模和控制方法显然是对电路分析设计的关键环节电力电子中的直流变换器（DC-DC Converter）在电力电子中占有非常大的地位，在电力电子中应用非常广泛。直流-直流变流电路又叫斩波电路，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper)、升降压斩波电路（Buck-Boost）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。在这里以升压斩波电路为例进行分析。

2.Boost主电路拓扑和控制方式

2.1 Boost主电路的构成

升压斩波电路（Boost Chopper）的主电路原理如图1，Boost变换器是输出电压

V高于或等于输入电压in V的直流变换器，其主电路由

o

四个元器件构成，其中电路中电感

L在输入端称为升压电感。开关管

f

V为PWM工作，其占空比不允许超过1，Boost电路工作是由于升压电感值大小的不同，出现电流连续和断续两种情况，但在实际应用中主要要求电感值足够大，使Boost电路工作在电流连续的状态下。因此为了分析方便，现假设升压感足够大，在一个周期内电流连续。

R

in

V f L Lf

i V

D

o

i f

C o

V cf

i +

-+

-

L

V +-

图

1 Boost 电路工作原理图

电流连续时有两个开关模态，即V 导通时的模态1，等效电路见图2（a ）；V 关断时的模态2，等效电路见图2（b ）。

in

V f L Lf

i L

V +-R

in

V D

o

i f

C

（a ）V 导通 （b ）D 续流 图

2 Boost 开关模块的等效电路

2.2 电感电流连续工作时的基本关系

电感电流连续工作时的工作主要波形见图3。

t

t

t

t

t

GE

V Lf i V

i D

i L

V max

f L i min

f L i max

f L i min

f L i max

f L i min

f L i in

o V V -in

V on

t off

t

图3 主要工作波形

为了分析方便，在此忽略电感的寄生电阻，且假设滤波电容足够大。

t=0时刻，V 导通，in V 全部加在f L 上，Lf i 增加，负载功率由f C 储能提供；t=on t 时，Lf i 达到最大值min Lf i ，关断V ，Lf i 通过二极管D 向负载流动，电源功率和电感储能一起向f C 和负载R 转移，f C 充电，Lf i 减小，当t=T 时，Lf i =min Lf i ，此后V 及再次导通进入下一次循环周期。

V 导通时，设占空比为α，电感Lf i 的增量为Lf i ，则电压方程为

Lf

f

in di L V dt

= （2-1）

in Lf f

V

i T L α= （2-2）

V 关断时，电压方程和电感电流Lf i 的减少量Lf i 为：

Lf f

o in di L V V dt

=- （2-3）