电力电子课程设计报告(3)

? 选择主电路所有图列元件，并给出清单； ? 设计MOSFET驱动电路及控制电路；

? 绘制装置总体电路原理图，绘制：MOSFET驱动电压、BOOST电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形； ? 编制设计说明书、设计小结。

输入直流电压24V，输出电压V0=48V，输出电流Io=10A，最大输出纹波电压200mV，工作频率f=100kHz。

三、主要技术参数

（一）升压斩波电路的原理及典型应用 （1）升压斩波电路及其工作波形（IGBT)

图6、升压斩波电路及其工作波形图 （2）、工作原理(MOSFET管）

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图7、升压斩波电路工作原理(MOSFET管）

根据电力电子技术的原理，升压式变换器的输出电压高于输入电源电压，控制开关与负载并联连接，与负载并联的滤波电容必须足够大，以保证输出电压恒定，储能电感也要很大，以保证向负载提供足够的能量。在设计中，采用电力场效应晶体管（N沟道）作为开关管，它既具有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，驱动电路简单，又具有通态电压低，耐压高，流通大电流等优点。

升压斩波电路的电路图： 1.电路原理图：

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图8、升压斩波电路原理图

（二）、升压斩波电路典型应用 1.用于直流电动机传动

2.用作单相功率因数校正（PFC）电路 3.用于其他交直流电源中

四、设计内容

1、框图：

波形分析

电路设计

参数选择和计算

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2、工作原理： （1）、电路原理图

升压斩波电路的电路图如上图所示，在该电路中假设电感L1值、电容C2值很大，当可控开关Z2处于通态时，电源V1向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C2上的电压向负载R供电。V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因为C值很大，基本保持输出电压U0为恒值，记为U0。设V处于通态的时间为Ton,此阶段电感L积蓄能量为EI1Ton。当V处于断态时，V1和L1共同向电容C2充电并向负载R1提供能量。

设V处于断态的时间Toff，则在此期间电感L1释放的能量为（Uc- V1）I1Toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L1积蓄的

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能量与释放的能量相等，即：

V1I1Ton=(Uc-V1)I1Toff 化简为：

Uc=（(Ton+Toff）/Toff)V1=（T/Toff)V1 式中：

(T/Toff)》1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

T/Toff表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压Uc的大小，将升压比的倒数记做β,即β=Toff/T。则β和占空比α的关系为：α+β=1。则：

Uc=(1/β)V1=（1/(1-α))V1

【2】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：

（1）电感L1储能之后具有使电压泵升的作用。 （2）电容C可将输出电压保持住。

3、Z2处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uc不变，但实际上C2值不可能无穷大，在此阶段其向负载放电，Uc必然会有所下降，故实际输出电压会略低于Uc的值，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R消耗，即： V1I1=UcI0

输出电流的平均值I0为：

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