升压斩波电路设计

电力电子技术课程设计报告题目：升压斩波（boost chopper）电路设计学院：专业：学号：姓名：指导老师：时间：目录前言******************************************************* ****2MATlAB仿真设计***********************************************6硬件实验******************************************************* **14参考文献******************************************************* **19附录一设计任务书*************************************20 附录二PROTEL简介****************************************21 附录三MATLAB简介****************************************24升压斩波电路（Boost Chopper ）设计 一、前言1.Boost Chopper 工作原理：图 1.1升压斩波电路图图 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 1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压u o 为恒值，记为U o 。

设V 通的时间为t o n ，此阶段L 上积蓄的能量为E I 1t o nV 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。

设V 断的时间为t o f f ，则此期间电感L 释放能量为()o f f o t I E U 1- 稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等()off o on t I E U t EI 11-=化简得：E t T E t t t U offoffoffon o =+=（1）1/≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。

升压斩波电路课程设计一、前言1. 课程设计背景由于发展的日新月异，升压斩波电路在电子工程中扮演者越来越重要的角色。

课程设计涉及到升压斩波电路原理，结构，实际建模及仿真等。

2. 课程设计目标通过本次课程设计，学习如何使用多芯片升压斩波电路的原理，掌握斩波电路设计过程，实现多芯片升压斩波电路的建模及仿真。

二、实验原理1.电路升压机理升压斩波电路的实现就是使用振荡器对原始输入电压实现升压，利用单位增量反馈，在交流振荡器的输出再经过斩波电路，将高频振荡信号净化成较高平均值的一个电压。

2.多芯片升压斩波电路基本结构多芯片升压斩波电路的基本结构包括振荡器、斩波电路及调节路。

斩波电路为半桥简易斩波电路，斩开频率为3.3MHz，有注意的是在使用斩波电路时应注意更改斩开频率来匹配相应电路的要求；调节路由缓冲器、激励电路及Vr偏置组成，其中Vr就是用来调节升压斩波电路输出电压的量。

三、电路设计1.电路建模基于多芯片升压斩波电路基本结构，将整个电路进行建模，首先根据原理分析和实验数据，确定各元器件参数；其次，根据实际的原理图、原理分析及相应的稳健设计原则，设计振荡器、斩波电路及调节路等模块；最后，将这些模块组合成完整的电路模型。

2.仿真设计仿真是对电路建模后的进一步分析。

仿真电路的目标是：根据输入电压的大小来最大化输出电压的大小，确定整个电路能否正常运行。

为了实现这一目标，仿真设计需要利用软件工具，如PSPICE、Cadence、Psim等，进行仿真分析，确定整个电路模型及参数设置满足设计要求及特性要求。

四、实验结果1.电路振荡状态根据仿真分析结果，升压斩波电路能够正常振荡。

斩开频率可以根据实际的需求来进行调节，以及斩波线性度也可以利用调整持续偏置，达到调节输出电压的目的。

2.电路性能本次课程设计实验中，升压斩波电路的输入电压为3.2V，输出电压为4.3V。

此外，斩波电路的斩开频率和线性度均能满足要求。

五、结论本次课程设计成功完成了多芯片升压斩波电路的建模及仿真，并达到了预期的效果，证明了我们给出的设计思路的可行性。

1 设计要求与方案设计要求=50V，输出功率P=300W ，利用IGBT设计一个升压斩波电路。

输入直流电压Ud开关频率为5KHz，占空比10%到50%，输出电压脉率小于10%。

设计方案根据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。

图1在图1结构框图中，控制电路用来产生IGBT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IGBT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IGBT的开通和关断来控制IGBT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 升压斩波电路设计方案升压斩波主电路电路工作原理原理图本设计为直流升压斩波（boost chopper）电路，该电路是本系统的核心。

应为输出电压比较大，故斩波器件选用能够承受大电压和导通内阻小，开关频率高，开关时间小的大功率IGBT管。

在IGBT关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管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。

原理图如下图1所示：|$图1 主电路仿真图左边E为输入直流50V电压,右边为U斩波电压输出。

I G为SG3525输出的PWM斩波信号。

V为IGBT，VD为电力二极管，L为电感，C为电容，R为负载。

o n o f f 0o f f o f f t t T U E Et t+=＝T offt =βE -11E 1U 0αβ==off t T "原理分析：首先假设电感L 值很大，电容C 值也很大。

当I G 为高电平时，V导通，50V 电源向L 充电，充电基本恒定为,同时电容C 上的电压向负载R 供电，因C 值很大，基本保持输出电压ou为恒值，记为o U 。

设V 处于通态的时间为o n t ，此阶段电感L 上积储的能量为1o n E I t 。

当V 处于段态时E 和L 共同向电容C 充电，并向负载R 提供能量。

IGBT升压斩波电路设计引言在工业、能源和交通等领域中，高稳定性的直流电源得到广泛应用。

而升压斩波电路是一种常见的直流电源升压技术，在短时间内将直流电压升高到所需电压水平，同时保证电路稳定性和高效性。

因此，设计一种合理可行的IGBT升压斩波电路对于实际应用有非常重要的意义。

1.升压斩波电路原理升压斩波电路是通过改变输入电流的波形来实现电压的升高，使电压高于输入电压。

其实现原理是利用三极管的导通与截止控制，将电压进行放大、升压和限流的过程。

具体原理如下：1.在升压周期内，当输入电压低于输出电压，将三极管S1导通，使电感L储存能量。

2.当电压达到一定值时，开关S1关闭，而三极管S2导通，以使储存在电感L中的能量释放，从而产生高电压。

3.在降压周期内，当输入电压高于输出电压时，电感L将存储电流，而电容C通过三极管S2连接会被放电，以使电路中的电流保持稳定。

4.当电压下降到一定程度后，开关S2关闭，而三极管S1导通，使剩余能量继续储存于电感L中，以进行下一次升压。

2.IGBT升压斩波电路设计在设计IGBT升压斩波电路之前，需要考虑一些参数和特性，如输出电压、电流、升压斜率、升压率、升压时间、谐振频率、效率和稳定性等因素。

在设计过程中，需要根据实际需求进行合理参数选择和参数调整，针对性优化设计，以达到最佳的工作效果。

2.1 设计参数选择在设计IGBT升压斩波电路时，首先需要考虑输出电压和电流的大小，以确定升压斩波电路的类型和参数。

在选择输出电压和电流时，需要考虑实际应用环境中所需的电压范围和电流稳定性，选择合适的交流输入电压和电容参数。

此外，根据所选择的参数，还需要适当调整升压斜率、升压率和升压时间等因素，以提高效率和稳定性。

2.2 升压斩波电路拓扑结构设计针对不同的电压和电流要求，升压斩波电路有多种不同的拓扑结构，如单臂斩波、全桥斩波、半桥斩波和反平衡斩波等。

在选择拓扑结构时，需要考虑它们的优缺点和适用规律，确定最佳的设计方案。

igbt升压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解IGBT的基本结构、工作原理及其在电力电子设备中的应用。

2. 学生能够描述升压斩波电路的原理，并掌握其关键参数的计算方法。

3. 学生能够解释IGBT升压斩波电路在不同应用场景中的优势及限制。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的IGBT升压斩波电路，并进行仿真分析。

2. 学生能够通过实验操作，验证升压斩波电路的性能，并掌握实验数据的处理方法。

3. 学生能够运用相关软件（如Multisim、LTspice等）对IGBT升压斩波电路进行设计与优化。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电力电子技术领域的兴趣，提高学习主动性和积极性。

2. 学生通过团队合作，培养沟通、协作能力，增强集体荣誉感。

3. 学生在学习过程中，认识到电力电子技术在实际应用中的重要性，增强社会责任感。

课程性质：本课程为高年级电子技术专业课程，具有较强的理论性和实践性。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合课程性质、学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养学生解决实际问题的能力。

通过课程目标分解，使学生在掌握知识、技能的同时，培养良好的情感态度价值观。

二、教学内容1. 理论知识：- IGBT的基本结构、工作原理及特性参数- 升压斩波电路的原理及分类- IGBT升压斩波电路的设计方法及关键参数计算- IGBT升压斩波电路在不同应用场景的分析2. 实践操作：- 使用Multisim、LTspice等软件进行IGBT升压斩波电路设计与仿真- 实验室搭建IGBT升压斩波电路，进行性能测试与数据分析- 针对实际应用案例，进行电路优化与调试3. 教学大纲：- 第一周：介绍IGBT的基本结构、工作原理及特性参数，讲解升压斩波电路的原理及分类- 第二周：深入学习IGBT升压斩波电路的设计方法，进行关键参数计算- 第三周：分析不同应用场景下的IGBT升压斩波电路，并进行实践操作- 第四周：总结课程内容，进行电路设计与优化，开展实验成果交流教材关联：教学内容与《电力电子技术》教材中第四章“IGBT及其应用”和第五章“升压斩波电路”相关章节紧密关联，确保教学内容与课本相符。

500W升压斩波电路设计与仿真I.引言在电源设计中，升压斩波电路被广泛应用于需要高电压输出的场景中。

本文将介绍一种500W的升压斩波电路的设计与仿真。

II.设计目标本设计的目标是实现一个满足以下条件的升压斩波电路：1.输入电压：220V交流电2.输出电压：500V直流电3.输出功率：500W4.转换效率：大于90%5.输出电压稳定性：小于1%III.电路结构本设计采用单端反激变压器斩波电路结构，原理图如下所示：（请参考上传的图片）IV.电路参数计算1.变压器参数计算：根据输入电压和输出电压，可以计算出变压器的变比。

假设变压器的变比为N，有N = Vout / Vin = 500 / 220 = 2.27另外，为了保证变压器工作在饱和区以提高转换效率，需要选择一个合适的磁芯材料。

根据输出功率和输出频率，可以计算出变压器的输入电流，然后根据输入电流和工作磁通密度，可以选择合适的磁芯材料。

2.斩波电路参数计算：为了实现稳定的输出电压，可以采用三段滤波电路。

首先是输入电容C1，用于滤去交流电的干扰；然后是输出电容C2，用于平滑直流输出电压；最后是输出电阻R1，用于稳定输出电流。

3.斩波电路元件选取：根据计算结果，选择合适的电容和电阻。

需要注意的是，在高功率输出情况下，应选择能承受大电流的电容和电阻。

V.电路仿真使用仿真软件如LTspice等进行电路仿真。

在仿真中，可以通过改变输入电压和负载来验证电路的性能，并进行优化。

VI.性能评估和优化根据仿真结果评估电路的性能并进行优化。

可以通过调整电路参数、改变电容和电阻的数值等方式来提高电路的转换效率和输出电压稳定性。

VII.结论本文介绍了一种500W的升压斩波电路的设计与仿真。

通过合理的电路结构设计和参数选择，可以实现稳定的输出电压和高转换效率。

通过仿真和优化，可以进一步提高电路性能，满足实际应用需求。

升压斩波电路的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解升压斩波电路的基本原理，掌握其工作过程及关键参数的计算。

2. 掌握升压斩波电路在不同应用场景中的优点和局限。

3. 了解升压斩波电路与其他类型斩波电路的区别及适用范围。

技能目标：1. 能够正确绘制升压斩波电路的原理图，并进行电路分析。

2. 学会使用相关仪器、设备对升压斩波电路进行实验操作，验证理论知识的正确性。

3. 能够根据实际需求设计简单的升压斩波电路，并进行参数计算。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术学习的兴趣，激发其探索精神。

2. 培养学生的团队协作意识，使其在实验和讨论中能够积极与他人合作。

3. 增强学生的环保意识，了解电力电子技术在节能减排方面的重要作用。

课程性质分析：本课程为电力电子技术领域的基础课程，旨在使学生掌握升压斩波电路的基本原理和实际应用。

学生特点分析：学生具备一定的电子电路基础知识，但对电力电子技术方面的知识相对陌生，需要通过具体实例和实验来加深理解。

教学要求：1. 结合实际应用，注重理论知识与实验操作的相结合。

2. 通过案例分析、小组讨论等方式，提高学生的参与度和积极性。

3. 注重培养学生的动手能力和创新能力，提高其解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 升压斩波电路原理：- 斩波电路概述- 升压斩波电路的工作原理及电路结构- 关键元件的作用及选型2. 升压斩波电路的数学建模与参数计算：- 电路方程的建立- 参数计算方法- 转换效率分析3. 升压斩波电路的应用案例分析：- 不同场景下的应用案例介绍- 优缺点分析- 对比其他类型斩波电路的应用4. 实验教学：- 升压斩波电路原理图绘制与仿真- 实验设备的使用与操作方法- 实验步骤及数据处理5. 教学进度安排：- 理论教学：共计8课时，分2周完成- 实验教学：共计4课时，分1周完成教材章节关联：本教学内容与教材第3章“电力电子变换技术”的第2节“升压斩波电路”相关联，涵盖了该节内容的核心知识点。

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。

课程设计说明书升压直流斩波院、部：电气与信息工程学院学生姓名：唐浩指导教师：肖文英职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1205班完成时间： 2015年5月26日摘要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，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5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；升压斩波；变压器ABSTRACTCurrent chopper circuit as a fixed voltage or DC into another adjustable voltage DC - DC converter, including direct and indirect DC DC converter circuit converter circuit. Dc converter circuit is also called directlyChopper circuit, its function is to change the dc into another fixed voltage or 5 adjustable voltage direct current (dc), generally refers to the directly to the direct current into another, this kind of circumstance not isolation between the input and output. Indirect dc converter circuit is in the dc converter circuit increases the communication link, usually in the communication link between the input and output is realized by using transformer isolation, therefore also calls the dc dc converter circuit with isolation or rectangular straight circuit. Kinds of dc chopper circuit has a lot of, including six basic chopper circuit: buck chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopper circuit, Sepic chopper circuit and ZetaChopper circuit, using a combination of different chopper circuit can conform to the chopper circuit, such as current reversible chopper circuit, bridge type reversible chopper circuit, etc. Using basic chopper circuit on the structure of the same combination, can constitute a heterogeneous multiple chopper circuit.Keywords: dc chopper; boost chopper; transformer目录第1章绪论 (1)第2章升压直流斩波电路的设计思想 (3)2.1升压直流斩波电路原理 (3)2.2参数计算 (4)第3章升压直流斩波电路驱动电路设计 (5)第4章升压直流斩波电路保护电路设计 (6)4.1过电流保护电路 (6)4.2过电压保护电路 (6)第5章升压直流斩波电路总电路的设计 (8)第6章升压直流斩波电路仿真 (9)6.1仿真模型的选择 (9)6.2仿真结果及分析 (9)第7章设计总结 (12)参考文献 (13)致谢 (15)附录 (16)第1章绪论升压直流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。

电力电子技术课程设计报告题目：升压斩波电路设计学院：专业：学号：姓名：指导教师：完成日期：升压斩波电路设计(一) 设计任务书（二）设计说明书目录一matlab仿真原理1 升压斩波电路工作原理1.1主电路工作原理1.2 IGBT驱动电路选择2 仿真实验2.1仿真模型2.2仿真实验结果及分析2.3仿真实验结论2.4 最优参数选择二硬件实验2.1 硬件电路2.1.1整流电路2.1.2斩波信号产生电路2.1.3斩波电路2.1.4总原理图2.1.5元器件列表2.2 PCB印刷电路板2.3 制造输出——final三课程设计总结参考文献摘要本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper）.设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。

Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。

通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，最后进行了GUI编程，利用图形可视化界面的直观易懂的特点，使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式，从而具有友好界面，非常方便的就可进行控制参数输入，和输出图像显示。

第二部分是电路板，它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成，其中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。