升壓斬波電路

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案目錄引言21升壓斬波工作原理21.1主電路工作原理22升壓斬波電路的典型應(yīng)用43設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求63．1輸出值的計(jì)算74硬件電路74.1控制電路74.2觸發(fā)電路和主電路94.3.元器件的選取及計(jì)算105.仿真116．結(jié)果分析147．小結(jié)148.參考文獻(xiàn)14精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案引言隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高壓開關(guān)穩(wěn)壓電源已廣泛用于計(jì)算機(jī)、通信、工業(yè)加工和航空航天等領(lǐng)域。所有的電力設(shè)備都需要良好穩(wěn)定的供電，而外部提供的能源大多為交流，電源設(shè)備擔(dān)負(fù)著把交流電源轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需的各種類別直流任務(wù)。但有時(shí)所供的直流電壓不符合設(shè)備需要，仍需變換，稱

2、為DC/DC變換。直流斬波電路作為直流電變成另一種固定電壓的DC-DC變換器，在直流傳動(dòng)系統(tǒng).、充電蓄電電路、開關(guān)電源、電力電子變換裝置及各種用電設(shè)備中得到普通的應(yīng)用。隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、復(fù)合斬波電路等多種方式的變換電路。直流斬波技術(shù)已被廣泛運(yùn)用開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件IGBT在牽引電傳動(dòng)電能傳輸與變換、有源濾波能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但以IGBT為功率器件的直流斬波電路在實(shí)際應(yīng)用中需要注意以下問題：（1）系統(tǒng)損耗的問；（2）柵極電阻；（3）驅(qū)動(dòng)

3、電路實(shí)現(xiàn)過流過壓保護(hù)的問題。直流斬波電路實(shí)際上采用的就是PWM技術(shù)，這種電路把直流電壓斬成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來獲得所需要的輸出電壓。PWM控制方式是目前才用最廣泛的一種控制方式，它具有良好的調(diào)整特性。隨電子技術(shù)的發(fā)展，近年來已發(fā)展各種集成式控制芯片，這種芯片只需外接少量元器件就可以工作，這不但簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，還大幅度的減少元器件數(shù)量、連線和焊點(diǎn)1升壓斬波工作原理1.1主電路工作原理1)工作原理假設(shè)L和C值很大。V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓Uo恒定。V處于斷態(tài)時(shí)，電源E和電感L同時(shí)向電容C充電，并向負(fù)載

4、提供能量。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案圖1.1升壓斬波電路主電路圖首先假設(shè)電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V-G為高電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，12V電源向L充電，充電基本恒定為,同時(shí)電容C上的電壓向負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值，記為。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為，此階段電感L上積儲(chǔ)的能量為。當(dāng)V處于段態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電，并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于段態(tài)的時(shí)間為，則在此期間電感L釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積儲(chǔ)的能量于釋放的能量相等，即（1-1）化簡(jiǎn)得（1-2）上式中的，輸出電壓高于電源電壓。式（1-1）中為升壓比，調(diào)節(jié)其大小即

5、可改變輸出電壓的大小。2)數(shù)量關(guān)系設(shè)V通態(tài)的時(shí)間為t，此階段L上積蓄的能量為：EIT設(shè)V斷態(tài)的時(shí)間為t，則此期間電感L釋放能量為：（E-E）IT穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：（1-3）精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案T/t>1，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路。T/t－升壓比;升壓比的倒數(shù)記為β，即β=。又因?yàn)棣?β=1。所以：U=E=E（1-4）電壓升高得原因：電感L儲(chǔ)能使電壓泵升的作用，電容C可將輸出電壓保持住。2升壓斬波電路的典型應(yīng)用圖2.1用于直接電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路圖通常用于直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源實(shí)際L值不

6、可能為無窮大，因此有電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于圖1.1中的電源，此時(shí)直流電源相當(dāng)于圖1.1中的負(fù)載。由于直流電源的電壓基本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器?；凇胺侄尉€性”的思想進(jìn)行解析V處于通態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i1，得下式（2-1）式中R為電機(jī)電樞回路電阻與線路電阻之和。設(shè)i1的初值為I10，解上式得精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案（2-2）當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i2，得下式：（2-3）設(shè)i2的初值為I20，解上式得：（2-4）用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路波形：圖2.2電流連續(xù)升壓斬波電路波形圖2.3電流斷續(xù)升壓

7、斬波電路波形精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，從圖1.3的電流波形可看出，t=ton時(shí)刻i1=I20，t=toff時(shí)刻i2=I10，由此可得：（2-5）（2-6）把上面兩式用泰勒級(jí)數(shù)線性近似，得（2-7）該式表示了L為無窮大時(shí)電樞電流的平均值Io，即（2-8）對(duì)電流斷續(xù)工作狀態(tài)的進(jìn)一步分析可得出：電流連續(xù)的條件為（2-9）根據(jù)此式可對(duì)電路的工作狀態(tài)作出判斷。3設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、輸入直流電壓：Ud=50V；2、輸出功率：150W；3、開關(guān)頻率：10kHz；4、占空比：0.1~0.5；5、電阻性負(fù)載；精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案6、輸出電壓脈率：小于10%。3．1

8、輸出值的計(jì)算由電路原理分析可知：考慮10的裕量:4硬件電路4.1控制電路圖4.1SG35251