《BOOST電路設(shè)計(jì)及matlab仿真》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《BOOST電路設(shè)計(jì)及matlab仿真（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、Boost升壓電路及MATLAB仿真 一、 設(shè)計(jì)要求 1.輸入電壓（VIN）:300V（+-20％） 2.輸出電壓（VO）:410V 3.輸出功率（PO）:10kw 4.電壓紋波：≤1％ 5.開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為10KHz 輸入電壓在240—360V范圍變化時(shí)，穩(wěn)態(tài)輸出能夠保持在410V。根據(jù)設(shè)計(jì)要求表明需要設(shè)計(jì)一個(gè)升壓電路即Boost電路。Boost電路又稱(chēng)為升壓型電路,是一種開(kāi)關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高。其工作過(guò)程包括電路啟動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)工作過(guò)程和電路穩(wěn)定后的穩(wěn)態(tài)工作過(guò)程。 同時(shí)，也需設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制電路，當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，能準(zhǔn)確的跟蹤電壓變化，改變PWM電

2、壓占空比，以穩(wěn)定輸出電壓。 二、主電路設(shè)計(jì) 圖1主電路 2.1 Boost電路的工作原理 Boost升壓電路電感的作用：是將電能和磁場(chǎng)能相互轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件，當(dāng)IGBT開(kāi)關(guān)管閉合后，電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)IGBT斷開(kāi)后電感將儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能，且這個(gè)能量在和輸入電源電壓疊加后通過(guò)二極管和電容的濾波后得到平滑的直流 電壓提供給負(fù)載，由于這個(gè)電壓是輸入電源電壓和電感的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為電能的疊加后形成的，所以輸出電壓高于輸入電壓，既升壓過(guò)程的完成。 Boost升壓電路的二極管主要起隔離作用，即在IGBT開(kāi)關(guān)管閉合時(shí)，肖特基二極管的正極電壓比負(fù)極的電壓低，此時(shí)二極

3、管反向截止，使此電感的儲(chǔ)能過(guò)程不影響輸出端電容對(duì)負(fù)載的正常供電；因在IGBT管斷開(kāi)時(shí)，兩種疊加后的能量通過(guò)二極向負(fù)載供電，此時(shí)二極管正向?qū)?，要求其正向壓降越小越好，盡量使更多的能量供給到負(fù)載端。閉合開(kāi)關(guān)會(huì)引起通過(guò)電感的電流增加。打開(kāi)開(kāi)關(guān)會(huì)促使電流通過(guò)二極管流向輸出 電容因儲(chǔ)存來(lái)自電感的電流，多個(gè)開(kāi)關(guān)周期以后輸出電容的電壓升高，結(jié)果輸出電壓高于輸入電壓。 接下來(lái)分兩部分對(duì)Boost電路作具體介紹即充電過(guò)程和放電過(guò)程。 充電過(guò)程 在充電過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閉合（開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通），等效電路如圖二，開(kāi)關(guān)（三極管）處用導(dǎo)線代替。這時(shí)，輸入電壓流過(guò)電感。二極管防止電容對(duì)地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電

4、流以一定的比率線性增加，這個(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲(chǔ)存了一些能量。 圖2 充電原理圖 放電過(guò)程 　　如圖，這是當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)的等效電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來(lái)的電路已斷開(kāi)，于是電感只能通過(guò)新電路放電，即電感開(kāi)始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。 圖3 放電原理圖 參數(shù)計(jì)算 1. 占空比計(jì)算 由上圖1、圖2可知電感電流連續(xù)時(shí)，根據(jù)開(kāi)通和關(guān)斷期間儲(chǔ)能和釋能相等的原理可得： 其中D為占空比，有(1)

5、，(2)式可得故有， 所以 ， 2. 電感的設(shè)計(jì) 不妨設(shè)電感電流連續(xù)，最小負(fù)載電流 臨界負(fù)載電流，令 ，得L≥1.24mH，取L=1.5mH。 3. 負(fù)載電阻計(jì)算 由于輸出的電壓為410V，輸出功率為10kw，可得負(fù)載的電阻值為16.81歐姆即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 4. 紋波電容的計(jì)算 因需要電壓紋波≤0.01，則，得C≥0.493m?，取C=500μ?。 三、電路設(shè)計(jì)與仿真 3.1 開(kāi)環(huán)boost電路仿真 圖4 開(kāi)環(huán)電路圖 電壓、電流的仿真結(jié)果如下圖。 圖5 開(kāi)環(huán)Boost電路電壓仿真結(jié)果 圖6 開(kāi)環(huán)Boost電路電路仿真結(jié)果 3.2閉環(huán)Boost電路仿真 3.2.1主傳遞函數(shù)計(jì)算 僅考慮輸入電壓波動(dòng)時(shí)?？捎晒?5)得到傳遞函數(shù)。 帶入數(shù)據(jù)得： 只需在前面的開(kāi)環(huán)電路中加入傳遞函數(shù)即可，如下所示。 圖7 閉環(huán)電路圖 開(kāi)環(huán)伯德圖如下： 圖8 開(kāi)環(huán)函數(shù)伯德圖 閉環(huán)伯德圖如下： 圖9 閉環(huán)函數(shù)伯德圖 整個(gè)閉環(huán)電路圖可用如下一個(gè)邏輯方框圖表示： 圖10 電路邏輯方框圖 其仿真結(jié)果如下： 圖11 方框圖穩(wěn)定電壓輸出波形 四、仿真結(jié)果 最終的仿真結(jié)果為： 圖10電壓圖 圖11電流圖