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《电力电子课程综合实训》课程设计题目: MOSFET升压斩波电路设计专业：电气工程及其自动化班级：指导教师：2015年6月目录第一章前言...................................................................................错误!未定义书签。
1.1概述 (1)1.2 MOSFET介绍 (1)1.3 PWM控制芯片SG3525介绍 (1)第二章MOSFET升压斩波电路设计 (2)2.1 设计要求 (2)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (2)2.1.1总体方案 (2)2.3 设计方案各电路简介 (2)2.3.1电容滤波单相不可控整流电路 (2)2.3.2 MOSFET斩波电路 (3)2.3.3触发电路 (3)2.3.3保护电路 (3)第三章MOSFET升压斩波主电路设计 (4)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (4)3.1.1电路原理图 (4)3.1.2电路原理及其工作波形 (4)3.1.3主要的数量关系 (5)3.2 MOSFET升压斩波电路 (5)3.2.1 电路原理图 (5)3.2.2电路原理及其工作波形 (5)3.2.3主要的数量关系 (6)第四章控制电路与保护电路设计 (7)4.1 MOSFET驱动电路 (7)4.1.1驱动电路原理图 (7)4.1.2 电路工作原理 (7)4.2 保护电路 (8)4.1.1变压器的保护 (8)第五章总体电路原理图及其说明 (9)5.1总体电路原理图 (9)5.2 MATLAB仿真电路图 (9)5.3仿真波形图 (10)5.4波形分析 (11)参考文献 (13)第六章心得体会 (14)第1章前言1.1概述直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。
升压斩波电路原理
升压斩波电路是一种常见的电路，用于将输入电压提升到较高的输出电压。
该电路主要由三个部分组成：升压变压器、整流滤波电路和斩波电路。
升压变压器是升压斩波电路的核心部分。
它由一个原/输入线圈和一个副/输出线圈组成。
输入电压通过原线圈产生磁场，进而通过电磁感应作用在副线圈上产生输出电压。
输出电压的大小与线圈的匝数比有关，一般情况下副线圈的匝数要大于原线圈，从而实现电压的升高。
整流滤波电路用于将变压器输出的交流电压转换为直流电压。
它通常包括一个整流器和一个滤波器。
整流器主要有二极管和整流管，用于将输入交流电压转换为单向的脉冲电压。
滤波器主要由电容器和电感器组成，用于平滑输出电压，减小波动。
斩波电路主要用于调节输出电压的大小。
常见的斩波电路有单向斩波电路和双向斩波电路。
单向斩波电路通过开关控制电源连接和断开，将输出电压调节为所需值。
双向斩波电路通过两个相互控制的开关，可以实现输入电压的升高或降低。
通过以上三个部分的协同作用，升压斩波电路可以将输入电压经过变换和整流滤波处理，得到升高的输出电压。
这种电路常用于需要较高电压供电的应用，如电子设备、通信设备等。
斩波电路工作原理
斩波电路是一种用于调节直流电压的电路，因其能够将直流电压变化为可控的脉冲电压而得名。
该电路通过对周期方波的截取，使输出的平均电压可以进行调节。
以下是斩波电路的工作原理。
斩波电路中的主要元件是一个开关管，通常是晶闸管或MOSFET管。
当开关管接通时，电势会由输入电压从开关管的正极导入电路中;而当开关管断开时，电位则会由电感中的感应电势来稳定。
这种周期性的切换机制就形成了一种变流的效应：当开关管开启时，电路中电感的电流便开始增长，而此时电容器则开始多存储电能。
而当开关管关闭时，电感中的储能电势会导致电容器释放之前所积存的电能，从而形成了一个脉冲电压。
这种操作会不停重复发生，每次开关管对应的周期都会产生一次脉冲电压，而最终的输出脉冲电压大小则与开关管的周期性操作有关。
通过调整开关管的开闭时间，就可以达到调节输出电压的目的。
斩波电路的主要优势在于其小巧、高效的特性，同时它也可以集成在其他电路当中，用于输出对特定器件的控制信号。
此外，斩波电路还可以被用于稳定化长距离线路的直流供电。
总而言之，斩波电路的工作原理很简单，通过周期性的截取来调节输出电压。
该电路可以自我稳定，且不会损坏其他电路排上的元器件，因而它被广泛应用于电子工程中。
电力电子技术课程设计说明书MOSFET升压斩波电路设计（纯电阻负载）院、部：电气与信息工程学院学生姓名：彭世平指导教师：肖文英职称专业：自动化班级：自本1101班完成时间：2014-05-28摘要直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。
MOSFET升压斩波电路又称为boost变换器，它对输入电压进行升压变换。
通过控制电路的占空比即通过MOSFET来控制升压斩波电路的输出电压。
直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
全控型电力电子器件MOSFET在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
本文设计的是一个可调的直流升压斩波电源，利用MOSFET升压直流斩波电路原理,将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路的控制电路用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波。
关键词：升压斩波；占空比；变换器ABSTRACTDC chopping circuit as a fixed voltage or adjustable voltage DC-DC converter DC into, in the DC drive system, charging a storage circuit, switching power supply, power electronic converter and the common application of electrical equipment. Appeared such as down converter circuit means pressure chopper circuit, chopper circuit, Buck chopper circuit, chopper circuit, composite.MOSFET chopper circuit is also known as the boost converter, it is boosted to transform the input voltage. The output voltage cycle through the MOSFET to control the boost chopper control circuit. DC chopper technology has been widely used in the switching mode power supply and DC motor, the acceleration is smooth, fast response, energy saving control. Full controlled power electronic devices MOSFET in traction electric drive power transmission and transformation, active power filter has been widely used. This design is an adjustable DC chopper power, using the principle of MOSFET boost DC chopper circuit, the DC to DC voltage or other fixed adjustable voltage, also known as the DC to DC converter (DC/DC Converter). Control circuit for DC chopper circuit with the PWM control chip SG3525 as the core, the control circuit outputs adjustable duty cycle rectangular wave.Key words boost chopper; duty cycle; converter目录第1章绪论 (1)1.1直流斩波电路简介 (1)1.2 MOSFET简介 (1)1.3 PWM控制芯片SG3525简介 (1)1.4 仿真软件介绍 (2)1.4.1 Multisim (2)1.4.2 MATLAB (2)第2章MOSFET升压斩波电路设计要求及方案 (3)2.1 设计要求 (3)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (3)2.1.1总体方案 (3)2.3 设计方案各电路简介 (3)2.3.1电容滤波单相不可控整流电路 (3)2.3.2 MOSFET斩波电路 (4)2.3.3触发电路 (4)2.3.3保护电路 (4)第三章MOSFET升压斩波主电路设计 (5)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (5)3.1.1电路原理图 (5)3.1.2电路原理及其工作波形 (5)3.1.3主要的数量关系 (6)3.2 MOSFET升压斩波电路 (6)3.2.1 电路原理图 (6)3.2.2电路原理及其工作波形 (6)3.2.3主要的数量关系 (7)第四章控制电路与保护电路设计 (8)4.1 MOSFET驱动电路 (8)4.1.1驱动电路原理图 (8)4.1.2 电路工作原理 (8)4.2 保护电路 (9)4.1.1变压器的保护 (9)第五章总体电路原理图及其说明 (10)5.1总体电路原理图 (10)5.2 MATLAB仿真电路图 (10)5.3仿真波形图 (11)5.4波形分析 (11)第6章.心得体会 (12)参考文献 (13)致谢 (14)第1章绪论1.1直流斩波电路简介直流斩波电路（DC Chopper）,也称直接变流电路，它的的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流。
升压斩波电路由四部分电路构成：电容滤波二极管不可控整流电路，PWM控制电路，驱动电路，boost升压斩波电路。
工频正弦交流电经电容滤波二极管不可控整流电路整流，变为具有很小波纹的直流电，作为boost斩波电路的直流电压输入，以TL494芯片为核心的脉冲产生电路产生PWM波，经由以IR2110为核心的驱动电路连接至MOS管的门级和原极，控制MOS管的开断，进而影响boost斩波电路的占空比，通过改变PWM波的占空比改变boost斩波电路输出电压。
同时利用TL494的两个误差放大器设置过压保护和过流保护，驱动电路将控制电路和主电路进行电气隔离，对控制电路起保护电路。
1.电容滤波二极管不可控整流电路
2.PWM控制电路
3.驱动电路
4.Boost升压斩波电路
总电路图。
mosfet升压斩波课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解MOSFET升压斩波电路的基本原理，掌握其工作过程和关键参数的计算。
2. 学生能掌握MOSFET器件的选型原则，理解其与升压斩波电路性能之间的关系。
3. 学生了解升压斩波电路在不同应用场景中的优缺点，并能结合实际需求进行合理设计。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成MOSFET升压斩波电路的搭建和调试。
2. 学生能够分析电路中存在的问题，并提出相应的优化方案。
3. 学生能够通过实际操作，验证理论知识的正确性，提高实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对电力电子技术学科的兴趣，激发学习热情。
2. 学生能够认识到MOSFET升压斩波电路在现实生活中的应用价值，提高社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中，培养沟通与交流的能力，增强合作意识。
本课程旨在帮助学生掌握MOSFET升压斩波电路的相关知识，提高实践操作能力，培养学生对电力电子技术的兴趣和责任感。
针对高年级学生的特点和教学要求，课程目标具体、可衡量，为后续的教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. MOSFET升压斩波电路原理- 介绍MOSFET器件的结构、工作原理和特性。
- 讲解升压斩波电路的基本原理，包括电路组成、工作过程和关键参数计算。
2. MOSFET升压斩波电路设计与应用- 分析MOSFET器件的选型原则，及其与升压斩波电路性能的关系。
- 介绍升压斩波电路在不同应用场景中的设计方法和注意事项。
- 结合教材章节，进行实例分析和讨论。
3. 实践操作与调试- 安排实验室实践课程，指导学生搭建MOSFET升压斩波电路。
- 教学内容涵盖电路调试、问题分析及优化方案提出。
教学进度安排如下：1. 第1周：MOSFET器件结构、工作原理及特性。
2. 第2周：升压斩波电路原理及关键参数计算。
3. 第3周：MOSFET升压斩波电路设计与应用。
电力电子实训报告课程名称电力电子技术题目MOSFET升压斩波电路设计专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导老师:日期:引言本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper），Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。
本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。
它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。
通过电力电子系统实训达到以下几个目的：1.培养学生文献检索的能力；2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；3.培养学生运用知识的能力和工程设计的能力；4.提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
1. 升压斩波工作原理1.1 主电路工作原理1)工作原理假设L和C值很大。
V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R 供电，输出电压Uo恒定。
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。
2)数量关系设V通态的时间为t on，此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为t off，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：T/t off>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路电压升高得原因：电感L储能使电压泵升的作用电容C可将输出电压保持住1.2 晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。
广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。
MOSFET升降压斩波电路电力电子技术课程设计报告MOSFET升降压斩波电路设计班级: 110306班姓名: ***学号: 20111049指导教师: 侯云海时间: 2014年1月10日题目:MOSFET升降压斩波电路设计一、课程设计的目的1. 电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。
它与理论教学和实践教学相配合～可使我们在理论联系实际～综合分析～理论计算～归纳整理和实验研究方面得到综合训练和提高～从而培养学生独立解决实际问题的能力。
2. 加深理解电力电子技术的课程内容～建立正确的设计思想～熟悉工程设计的顺序和方法～提高正确使用技术资料～标准～手册等的独立工作能力。
3. 为后续课程的学习打下坚实的基础。
二、设计的技术数据及要求1、交流电源:单相220V,2、前级整流输出输电压: U=50V，80V, d3、输出功率:300W,4、开关频率5KHz,5、占空比10%—90%,6、输出电压脉率:小于10%。
三、设计内容及要求1、方案的论证及方案的选择:1.1总体方案论证图11.2 方案一:MOSFET降压斩波电路, MOSFET降压斩波电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。
该电路使用一个全控型器件V～图中为MOSFET。
为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道～设臵了续流二极管VD。
斩波电路主要用于电子电路的供电电源～也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。
图2 降压斩波电路原理图, MOSFET降压斩波电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET～用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。
当t=0 时MOSFET 管被激励导通电源U向负载供电～负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升～当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零～负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L较大。
目录一、绪论 (1)1.1直流斩波电路简介 (1)1.2 MOSFET简介 (1)1.3 SG3525简介 (1)1.4仿真软件介绍 (2)二、MOSFET升压斩波电路设计要求及方案 (3)2.1设计要求 (3)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (3)2.3设计方案各电路简介 (3)三、MOSFET升压斩波主电路设计 (4)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (4)3.2 MOSFET升压斩波电路 (5)四、控制电路与保护电路设计 (7)4.1 MOSFET驱动电路 (7)4.2保护电路 (8)五、总体电路原理图及其说明 (9)5.1总体电路原理图 (9)5.2 MATLAB仿真电路图 (10)5.3仿真波形图 (10)5.4波形分析 (11)六、结论 (11)参考文献 (11)一、绪论1.1直流斩波电路简介直流斩波电路（DC Chopper），也称直接变流电路，它的的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流。
直流斩波的电路的种类较多，包括六种基本电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zata斩波电路。
直流斩波电路在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。
随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。
直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
1.2 MOSFET简介MOSFET是金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为N沟道型与P沟道型的MOSFET，通常又称为NMOSFET 与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET 等。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：自动化学院题目: MOSFET降压斩波电路设计（纯电阻负载）初始条件：1、输入直流电压：Ud=100V2、输出功率：300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~90%5、输出电压脉率：小于10%要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料；4、通过答辩。
时间安排：2012.12.24-12.29指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。
直接直流电变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。
间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。
直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。
利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
关键字：直流斩波降压斩波 MOSFET MATLAB仿真目录1.设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)2降压斩波电路设计方案 (2)2.1降压斩波电路原理图 (2)2.2降压斩波电路工作原理图 (2)3 MOSFET驱动电路设计 (4)3.1驱动电路方案选择 (4)3.2 驱动电路原理 (4)4电路各元件的参数设定 (6)4.1 MOSFET简介 (6)4.1.1功率MOSFET的结构 (6)4.1.2功率MOSFET的工作原理 (7)4.2各元件参数计算 (7)5系统仿真及结论 (9)5.1 仿真电路及其仿真结果 (9)5.2仿真结果分析 (14)总结 (16)参考文献 (17)MOSFET降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1 设计要求利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
前言任务：用MOSFET晶体管设计升压斩波电路（纯阻性负载）。
本文设计的是一个可调的直流升压斩波电源，利用MOSFET升压直流斩波电路原理。
所谓直流斩波电路的功能就是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
直流升压斩波电路实际上采用的就是PWM技术。
PMW控制方式是目前采用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。
随着电子技术的发展，近年来已发展各种集成控制芯片，这种芯片只需要外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点。
直流斩波电路的控制电路一专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波。
MOSFET工作原理当漏极接电源正极，源极接电源负极，栅极之间电压为零或负时，P型区和N-型漂移区之间的PN结反向，漏极之间无电流流过。
如果在栅极和源极加正向电压UGS，由于栅极是绝缘的，不会有栅流。
但栅极的正电压所形成电场的感应作用却会将其下面P型区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P型区表面。
当U GS 大于某一电压值UT时，栅极下面P型区表面的电子浓度将超过空穴浓度，形成N型半导体，沟通了漏极和源极，形成漏极电流ID .电压UT称为开启电压，UGS超过UT 越多，导电能力越强，漏极电流ID越大。
第一章 MOSFE 升压斩波电路设计供电方案的选定1.1系统框图：1.2给定指标1.输入直流电压：U d =50V2.输出功率：300W3.开关频率：5KHz4.占空比：10% ~50%5.输出电压脉率：小于10%电源 变压升压斩波电路波滤触发电路保 护 电 路1.3设计任务说明书要求1.供电电路的选择2.整流电路的选择3.所有电力电子器件的选择4.保护电路的设计5.触发电路的设计6.画出完整的主电路原理图和控制电路的原理图1.4具体的供电方案图1直流斩波电路主电路的设计第二章 MOSFET升压斩波电路主电路设计2.1主电路原理图：图22.2 变压器二次侧电压的计算滤波后的直流输入电压Ud 为：Ud=0.9Ud1=50v整流电压平均值Ud1为：Ud1=0.9U2[(1+COSπ/2)/2] =56v变压器二次侧电压U2为：U2=123V晶闸管的触发角是π/22.3变压器一、二侧电流的计算变压器一侧交流电压为220V变压器的匝数比为：N1/N2=U1/U2=220/123=1.79变压器二次侧电流I2为：由P=I22R，其中的P=300W，其中的纯电阻为200Ω.得：I2=1.732A变压器一次侧电流I1为：由N1/N2=U1/U2=I2/I1得：I1=0.97A2.4变压器容量的计算变压器容量S为：S=U2I2=213V.A2.5变压器型号的选择根据计算结果，选择变匝数比为1.79、容量S为213V.A的变压器就可以满足电路的要求。
直流升压斩波电路设计
直流升压斩波电路是一种用于将直流电压提升到更高电压水平的电路。
其设计旨在实现稳定而高效的电压转换，同时还要满足升压电路的波形控制要求，以减小对其他电路或设备的干扰。
在直流升压斩波电路设计中，首先需要选择适当的升压变压器。
变压器的绝缘和耐压能力应与升压倍数相匹配，并且要根据负载电流和功率要求选择合适的变压器。
需要设计合适的开关装置，通常使用MOSFET或IGBT作为开关元件。
这些开关元件需要能够高效地开关，以实现高效能量转换，并且需要具备耐高电压和大电流的特性。
为了实现波形控制，通常会使用斩波电路。
斩波电路的作用是使开关元件在开关过程中能够提供平滑的输出波形，以减小开关瞬间产生的高频噪声和电压波动。
常见的斩波电路包括LC滤波电路和降压电路等。
在直流升压斩波电路设计中，还需要考虑保护电路的设计。
保护电路可以保护开关元件、变压器和其他相关电路免受电压过高、电流过大等异常情况的损害。
对于直流升压斩波电路的控制和调节，可以考虑使用微控制器、数字信号处理器或专用的控制电路来实现。
这些控制装置可以根据输入信号、负载要求等条件对电路进行精确控制和调节，以满足不同应用场景的需求。
直流升压斩波电路的设计需要综合考虑电压升压、波形控制、保护等因素。
合理选择变压器、开关元件，并设计适用的斩波电路和保护电路，以及合适的控制装置，可以实现稳定而高效的直流电压升压。
这种电路设计在许多应用领域中都有广泛的应用，如电力系统、通信设备等。
升压斩波电路原理
升压斩波电路(Boost Chopper)设计 1.直流升压斩波电路一共分为三个部分电路块:分为主电路模块，控制电路模块和驱动控制模块。
其中主电路模块，主要由全控器件IGBT的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u的大小;而其控制电路模块，可用SG3525来控制IGBTo
的开通与关断。
其驱动电路模块，用来驱动IGBT。
2.升压斩波主电路的工作原理:
图1.1升压斩波电路图
电路的基本工作原理:
图1.1中假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I，同时C 的电压向负载R供电，因C值很大，输1
出电压u为恒值，记为U。
设V通的时间为t，此阶段L上ooon积蓄的能量为EIt 1on
V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。
设V断的时
，，U,EIto1off间为t，则此期间电感L释放能量为。
当电路工作off
于稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，即
，，EIt,U,EIt 1ono1off
化简得:
t，tTonoffU,E,Eo (1) ttoffoff
(1)
，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
T/t,1off
也称之为boost变换器。
升压比，调节其即可改变输出电压T/toff
toffU。
将升压比的倒数记作，即。
和导通占空比有如,,oT
下关系:
,，,,1 (2)
因此，式(1)可表示为
11,,UEE (3) o,1,,
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因:储能之后具L有使电压泵升的作用; 电容C可将输出电压保持住。
1。
电流可逆斩波电路（MOSFET ）1 设计要求与方案设计一电流可逆斩波电路（MOSFET ）, 已知电源电压为400V, 反电动势负载, 其中R 的值为5Ω、L 的值为1 mH 、E=350V, 斩波电路输出电压250V 。
电流可逆斩波主电路原理图如图1.1所示。
a)b)M 图1 .1 电流可逆斩波电路的原理图及其工作波形a ）电路图b ）波形 2 原理和参数2.1 设计原理如图1.1: V1和VD1构成降压斩波电路, 由电源向直流电动机供电, 电动机为电动运行, 工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路, 把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源, 使电动机作再生制动运行, 工作于第2象限。
必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路。
只作降压斩波器运行时, V2和VD2总处于断态；只作升压斩波器运行时, 则V1和VD1总处于断态；第3种工作方式: 一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。
当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时, 使另一个斩波电路工作, 让电流反方向流过, 这样电动机电枢回路总有电流流过。
在一个周期内, 电枢电流沿正、负两个方向流通, 电流不断, 所以响应很快。
2.2 参数计算V1 gate 信号的参数: 输出Uo大小由降压斩波电路决定, 根据, 已知Ui=400V, Uo=250V, 不妨取T=0.001s, 则ton=0.000625s, 占空比为62.5%。
V2 gate 信号的参数：由于电感只有1mH, 释放磁场能的时间不易计算, 可在后面仿真时再确定。
T=0.001s, 占空比粗略地取为30%, V2 gate 信号触发延时间：（62.5%+（1-30%））*0.001=0.000725s。
3 驱动电路分析与设计图3.1 驱动电路原理图功率MOSFET驱动电路的要求是:（1）开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡；（2）开关管导通期驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定可靠导通；（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断；（4）关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;（5）另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,根据情况施加隔离。
升压斩波电路是一种常见的电路拓扑结构，可用于将输入电压升压至更高的输出电压。
在实际应用中，我们常常需要计算升压斩波电路的输出端电压与输入端电压的比值，以便评估电路的性能和适用范围。
1. 升压斩波电路的工作原理升压斩波电路采用开关元件（如MOSFET）进行周期性开关操作，通过储能元件（如电感或电容）实现对电压的逐步累加和输出。
一般情况下，升压斩波电路的工作周期包括两个阶段：斩波阶段和升压阶段。
2. 斩波阶段在斩波阶段，开关元件将输入电压斩波成方波信号，然后通过滤波电路将其变成近似直流的脉动电压。
在这个阶段，电路中的电感或电容将储存电能，为接下来的升压阶段提供能量。
3. 升压阶段在升压阶段，储能元件释放储存的电能，将输出电压升高至预期的水平。
输出端的电压与输入端的电压取决于开关元件的占空比（即开关时间与周期时间的比值）和电路的传递函数。
4. 输出端电压与输入端电压的比值升压斩波电路的输出端电压与输入端电压的比值通常通过以下公式计算：\[ V_{out} = V_{in} \times D \]其中，\( V_{out} \) 为输出端电压，\( V_{in} \) 为输入端电压，\( D \) 为开关元件的占空比。
在实际应用中，我们通常会在设计电路时预先确定所需的输出电压和开关元件的占空比，然后通过上述公式计算输入端电压，以实现预期的电压转换效果。
5. 如何提高输出端电压与输入端电压的比值要提高升压斩波电路的输出端电压与输入端电压的比值，可以从以下几个方面着手：- 优化开关元件：选择性能更优秀的MOSFET或其他开关元件，以减小开关损耗并提高转换效率；- 优化控制电路：采用先进的控制算法和电路结构，以提高电路的稳定性和输出精度；- 优化滤波电路：设计更合理的滤波电路，减小输出端的波动和纹波，提高输出电压的稳定性。
在具体实践中，还需要考虑电路的工作环境、负载特性、成本和功率损耗等因素，综合权衡各方面因素，进行合理的优化设计。
长春工业大学电力电子技术课程设计题目：MOSFET升压斩波电路院（系）：电气与电子工程学院班级： 110310学号： *********名：***指导教师：***时间：2014.1.6--2014.1.10设计说明任务: 用MOSFET晶体管设计升压斩波电路。
本次课程利用MOSFET晶体管升压斩波电路的基本原理,设计一个可调控的斩波电路.斩波器的电能变换为功能是由电力电子器件的通断控制实现的.通过电力电子器件的开关作用,将恒定的直流电压变为可调控的直流电压,或将变化的直流电压变换为恒定的直流电压的电力电子电路,称为直流斩波电路,相应的装置称为斩波器.斩波器具有效率高,体积小,重量轻,成本低等优点,广泛用于直流牵引变速拖动系统,可调整直流开关电源,无轨电车,地铁列车中.直流升压斩波电路实际上就是利用PWM技术,在斩波电路中,输入电压是固定不变的,通过开关的开通时间与关断时间,即可控制输出电压的平均值.MOSFET工作原理当漏极接电源正极，源极接电源负极，栅极之间电压为零或负时，P型区和N-型漂移区之间的PN 结反向，漏极之间无电流流过。
如果在栅极和源极加正向电压U GS，由于栅极是绝缘的，不会有栅流。
但栅极的正电压所形成电场的感应作用却会将其下面P型区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P 型区表面。
当U GS大于某一电压值U T时，栅极下面P型区表面的电子浓度将超过空穴浓度，形成N型半导体，沟通了漏极和源极，形成漏极电流I D.电压U T称为开启电压，U GS超过U T越多，导电能力越强，漏极电流I D越大.关键字电能 MOSFET升压斩波电路升压变换变换器直流斩波技术一．设计要求与方案一、设计的技术数据1、交流电源：单相220V；2、前级整流输出输电压：U d=50V～80V；3、输出功率：300W；4、开关频率5KHz；5、占空比10%~90%；6、输出电压脉率：小于10%。
二、设计内容及要求1、方案论证及选择；2、主电路设计（包括整流电路设计及器件的具体型号；斩波电路设计，器件选择及型号确定，电感电容估算等）3、控制电路设计（触发电路的选择与设计电路，如：PWM控制芯片SG3525）；4、驱动电路设计（如IR2125，三菱Ｍ579系列或其他系列等）；5、总结及心得体会；6、参考文献；7、完成电路原理图1份。
1.2 设计方案电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
1.根据MOSFET升压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。
其结构框图如图1所示。
控电路驱动电路主电路图1 电路结构图在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET升压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。
通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET升压斩波电路工作。
控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。
2.主电路设计方案：交流直流整流电路驱动电路斩波电路二．各主电路的组成2.1整流电路的设计整流电路尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用最为广泛的电路。
不仅应用于工业，也广泛应用于交通运输，电力系统，通信系统，能源系统等其他领域。
本实验装置采用单相桥式全控整流电路（所接负载为纯电阻负载）。
2cos 129.0)(sin 221αωωππα+==⎰U t td U U d在单项桥式全控整流电路中，晶闸管 VT1 和 VT4 组成一对桥臂，VT2 和 VT3 组 成另一对桥臂。
在 u2 正半周（即 a 点电位高于 b 点电位） ，若 4 个晶闸管均不导 通，负载电流 id 为零，ud 也为零，VT1、VT4 串联承受电压 u2，设 VT1 和 VT4 的漏电 阻相等，则各承受 u2 的一半。
若在触发角α处给 VT1 和 VT4 加触发脉冲，VT1、 VT4 即导通，电流从 a 端经 VT1、R 、VT4 流回电源 b 端。
当 u2 为零时，流经晶闸管 的电流也降到零，VT1 和 VT4 关断。
在 u2 负半周，仍在触发延迟角α处触发 VT2 和 VT3（VT2 和 VT3 的α=0 处为ω t=π） ，VT2和 VT3 导通，电流从电源的 b 端流出，经 VT3、R 、VT2 流回电源 a 端。
到 u2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。
此后又是 VT1 和 VT4 导通。
如此循环工作下去。
晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为22U2和2U2。
整流电压平均值为向负载输电流平均值为流过晶闸管的电流平均值为II d dvT21=R Udd I=整流电路波形图:2.1.1 晶闸管触发电路的设计1. TCA785芯片介绍TCA785是德国西门子(Siemens)公司于1988年前后开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，，它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相范围更宽，且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节，所以适用范围较广。
（1）引脚排列、各引脚的功能及用法TCA785是双列直插式16引脚大规模集成电路。
它的引脚排列如图所示。
TCA785的引脚排列各引脚的名称、功能及用法如下：引脚16(VS)：电源端。
引脚1(OS)：接地端。
引脚4(Q1)和2(Q2)：输出脉冲1与2的非端。
引脚14(Q1)和15(Q2)：输出脉冲1和2端。
引脚13(L)：非输出脉冲宽度控制端。
引脚12(C12)：输出Q1、Q2脉宽控制端。
引脚11(V11)：输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。
引脚10(C10)：外接锯齿波电容连接端。
引脚9(R9)：锯齿波电阻连接端。
引脚8(VREF)：TCA785自身输出的高稳定基准电压端。
引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出的两个逻辑脉冲信号端。
引脚6(I)：脉冲信号禁止端。
引脚5(VSYNC)：（2）基本设计特点TCA785的基本设计特点有：能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别，因而可方便地用作过零触发而构成零点开关；它具有宽的应用范围，可用来触发普通晶闸管、快速晶闸管、双向晶闸管及作为功率晶体管的控制脉冲，故可用于由这些电力电子器件组成的单管斩波、单相半波、半控桥、全控桥或三相半控、全控整流电路及单相或三相逆变系统或其它拓扑结构电路的变流系统；它的输入、输出与CMOS及TTL电平兼容，具有较宽的应用电压范围和较大的负载驱动能力，每路可直接输出250mA的驱动电流；其电路结构决定了自身锯齿波电压的范围较宽，对环境温度的适应性较强，可应用于较宽的环境温度范围(-25—+85°C)和工作电源电压范围(-0.5—+18V)。
（3）极限参数电源电压：+8—18V或±4—9V；移相电压范围：0.2V—VS-2V;输出脉冲最大宽度：180°；最高工作频率：10—500Hz；高电平脉冲负载电流：400mA；低电平允许最大灌电流：250mA；输出脉冲高、低电平幅值分别为VS和0.3V；同步电压随限流电阻不同可为任意值；最高工作频率：10—500Hz；工作温度范围：军品 -55—+125℃，工业品 -25—+85℃，民品 0—+70℃。
2.TCA785锯齿波移相触发电路由于TCA785自身的优良性能，决定了它可以方便地用于主电路为单个晶闸管或晶体管，单相半控桥、全控桥和三相半控桥、全控桥及其它主电路形式的电力电子设备中触发晶闸管或晶体管，进而实现用户需要的整流、调压、交直流调速、及直流输电等目的。
西门子TCA785触发电路，它对零点的识别可靠，输出脉冲的齐整度好，移相范围宽；同时它输出脉冲的宽度可人为自由调节。
西门子TCA785外围电路如图所示。
TCA785锯齿波移相触发电路原理图锯齿波斜率由电位器RP1 调节，RP2 电位器调节晶闸管的触发角。
交流电源采用同步变压器提供，同步变压器与整流变压器为同一输入，根据TCA785能可靠地对同步交流电源的过零点进行识别，从而可保证触发脉冲与晶闸管的阳极电压保持同步。
同步变压器的==≈。
变比选为K220/1544/3142.2驱动电路设计该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE 管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。
而电力MOSFET 是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小；第二个显著特点是开关速度快、工作频率高。
但是电力MOSFET 电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10Kw 的电力电子装置。
美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
根据设计要求、驱动要求及电力MOSFET 管开关特性,选择驱动芯片IR2110 来实现驱动。
芯片IR2110 管脚及内部电路图如下图所示。
IR2110 管脚及内部电路图IR2110 内部功能由三部分组成：逻辑输入、电平平移及输出保护。
IR2110 驱动半桥的电路如图所示，其中C1，VD1分别为自举电容和自举二极管，C2为VCC的滤波电容。
假定在S 关断期间C1已经充到足够的电压（VC1 VCC）。
当HIN 为高电平时如下图，VM1开通，VM2关断，VC1加到S1的栅极和源极之间，C1 通过VM1，Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。
由于LIN与HIN是一对互补输入信号，所以此时LIN为低电平，VM3关断，VM4导通，这时聚集在S2栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg2迅速对地放电，由于死区时间影响使S2 在S1 开通之前迅速关断。
IR2110 驱动半桥电路设计驱动电路如图所示.驱动电路图2.3 PMW方波产生控制电路2.3.1 SG3525简介SG3525引脚图引脚1：误差放大器反向输入端。
引脚2：误差放大器同相输入端。
引脚3: 振荡器外接同步信号输入端。
引脚4：振荡器输出端。
引脚5：振荡器定时电容接入端。
引脚6：振荡器定时电阻接入端。
引脚7：振荡器放电端。
引脚8：软启动电容接入端。
引脚9：PWM信号输入端引脚10：外部关断信号输入端。
