BOOST课程设计

BOOST变换器设计 目录 1总体设计思路 ........................................................................................................................ 1 1.1设计目的 ........................................................................................................................ 1 1.2 实现方案 ....................................................................................................................... 1 2 Boost主电路设计 ................................................................................................................ 2 2.1电源设计基本原理 ........................................................................................................ 2 2.2 Boost电路工作原理 .................................................................................................... 2 2.1.1各元器件功能 ........................................................................................................ 2 2.1.2主电路参数分析 .................................................................................................... 3 3 控制电路设计 ....................................................................................................................... 4 3.1 PWM控制芯片SG3525 ................................................................................................... 4 3.2 控制电路原理 ............................................................................................................... 5 4 驱动电路设计 ....................................................................................................................... 6 4.1 驱动电路设计基本思想 ............................................................................................... 6 4.1.1 IGBT对驱动电路的要求 ...................................................................................... 6 4.1.2 驱动芯片EXB841的控制原理 ............................................................................. 6 4.2 驱动电路基本原理 ....................................................................................................... 7 5保护电路的设计 .................................................................................................................... 9 5.1过电压保护电路 ............................................................................................................ 9 5.2过电路保护电路 ............................................................................................................ 9 6 Matlab的建模及仿真 ........................................................................................................ 11 6.1 仿真电路 ..................................................................................................................... 11 6.2 仿真及其波形 ............................................................................................................. 11 结论 ......................................................................................................................................... 13 心得体会 ................................................................................................................................. 14 参考文献 ................................................................................................................................. 15 BOOST变换器设计

1 1总体设计思路 1.1设计目的 升压斩波电路是最基本的斩波电路之一，利用升压斩波电路可以实现对直流的升压变化。所以，升压斩波电路也可以认为是直流升压变压器，升压斩波电路的应用主要是以Boost变换器实现的。升压斩波电路的典型应用有：一、直流电动机传动，二、单相功率因数校正（Power Factor Correction PFC）电路，三、交直流电源。直流升压斩波电路的应用非常广泛，原理相对比较简单，易于实现，但是，设计一个性能较好变压范围大的Boost变换器并非易事，本设计的目的也就在于寻求一种性能较高的斩波变换方式和驱动与保护装置。 1.2 实现方案

本设计主要分为六个部分：一、总体设计思路，二、Boost变换器主电路设计，三、控制电路设计，四、驱动电路设计，五、保护电路设计，六、Matlab仿真及其波形。直流稳压电源的设计相对比较简单，应用基本的整流知识，该部分并非本设计的重点，本设计的重点在于主电路的设计，主电路一般由电感、电容、电力二极管、和全控型器件IGBT组成，主电路的负载通常为直流电动机，控制电路主要是实现对IGBT的控制，从而实现直流变压。主电路是通过PWM方式来控制IGBT的通断,使用脉冲调制器SG3525来产生PWM的控制信号。设计主电路的输出电压为75V，本设计采用闭环负反馈控制系统，将输出电压反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信号，达到负反馈稳定控制的目的。

压电源直流稳

～

220VBOOST

主电路Ui

10~30V

SG3525脉宽控制器

驱动电路

Uo 75V

图1-1 总电路原理框图 BOOST变换器设计

2 2 Boost主电路设计 2.1电源设计基本原理 在电子电路及设备中一般都需要稳定的直流电源供电。这次设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单向交流电压转换为幅值稳压、输出电流为几十安以下的直流电压。其基本框图如下：

图2-1直流稳压电源基本框图

2.2 Boost电路工作原理

当开关S在位置a时，如图5所示电流iL流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。此时，电容C放电，R上流过电流Io，R两端为输出电压Vo，极性上正下负。由于开关管导通，二极管阳极接Vs负极，二极管承受反向电压，所以电容不能通过开关管放电。开关S转换到位置b时，构成电路如2(b)所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持iL不变。这样线圈L磁能转化成的电压VL与电源Vs串联，以高于Vo电压向电容C、负载R供电。高于Vo时，电容有充电电流；等于Vo时，充电电流为零；当Vo有降压趋势时，电容向负载R放电，维持Vo不变。

1D

CRCLDQViniLiO

iC

图 2-2 升压斩波电路

2.1.1各元器件功能

Q开关管IGBT。