电力电子技术课程设计
院系： 信息科学与工程学院 题目： 升压斩波电路设计 专业： 电气工程及其自动化 班级： 1201 学号： 3120203102 姓名： 陈昱含 班级： 1201 学号： 3120203105 姓名： 郑华宇 班级： 1201 学号： 3120203106 姓名： 叶 荣 指导老师： 黄靖、刘华姿
2014-2015学年 第一学期
目录
一、引言 .............................................................................................................................................. 3 二、设计目的要求与方案 .................................................................................................................. 3 2.1设计目的 ...................................................................................................................................... 3 2.2设计要求 ...................................................................................................................................... 3 2.3设计方案 ...................................................................................................................................... 4 三、主电路的设计 .............................................................................................................................. 5 3.1主电路方案 .................................................................................................................................. 5 3.2元器件参数选择与计算 .............................................................................................................. 6 3.2.1功率开关V的选择 ................................................................................................................. 6 3.2.2二极管VD的选择 .................................................................................................................. 7 3.2.3储能电感L的选择 ................................................................................................................. 8 3.2.4输出滤波电容C的选择 ......................................................................................................... 8 3.2.5参数计算 ................................................................................................................................. 9 四、控制和驱动电路的设计 .............................................................................................................. 9 4.1控制电路设计 ............................................................................................................................ 10 4.1.1 SG3525的工作原理 .............................................................................................................. 10 4.1.2控制电路方案选择 ............................................................................................................... 11 4.2驱动电路设计 ............................................................................................................................ 13 4.2.1 TLP521资料 ........................................................................................................................... 13 4.2.2驱动电路方案选择 ............................................................................................................... 13 五、保护电路设计 ............................................................................................................................ 15 5.1过流保护电路 ............................................................................................................................ 15 5.2过压保护电路 ............................................................................................................................ 16 5.3过热保护电路 ............................................................................................................................ 17 六、部分仿真波形 ............................................................................................................................ 18 七、方案改进 .................................................................................................................................... 20 7.1改进型升压斩波电路 ................................................................................................................ 20 7.2缓冲电路的设计 ........................................................................................................................ 20 7.3利用单片机设计控制电路 ........................................................................................................ 21 八、设计总结 .................................................................................................................................... 22 九、附录 ............................................................................................................................................ 23 9.1元器件清单 ................................................................................................................................ 23 9.2参考文献 .................................................................................................................................... 24 9.3附图 ............................................................................................................................................ 25
一、引言
直流-直流交流电路是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波，可以看作一个直流变压器。直流斩波电路(DC Chopper)一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况;直流斩波电路的种类很多，包括6种基木斩波电路: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，Zeta斩波电路，前两种是最基本的电路。本设计为升压斩波电路Boost Chopper升压斩波电路，该电路目前的典型应用，一是用于直流电动机传动，二是用作单相功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)电路，三是用于其它交直流电源中。本设计主要是设计一个升压斩波电路，要求输入一定的直流电压，经过升压斩波电路实现一定范围内可调的直流电压的输出。
二、设计目的要求与方案
2.1设计目的
1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4）提高课程设计报告撰写水平。
2.2设计要求
课题：升压斩波电路设计 要求：1、输入直流电压：Ud=40V
2、开关频率100KHz 3、输出电压范围80V~120V 4、输出电压纹波：小于1% 5、最大输出电流：5A
6、具有过流保护功能，动作电流：6A 7、具有稳压功能
2.3设计方案
由于升压斩波电路可以将任意可调的直流电转换为稳定的另一直流电压，也可以将任一稳定的直流电压转换为可调范围输出，根据题目要求，主电路采用Boost Chopper通过合适的取电阻和电感的大小并采用调节占空比的方法调节输出电压的人小;通过合适的选取电容的值达到纹波指标，同时稳定输出的电压。另外加上合适的过流保护电路防止器件的损坏。
电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和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力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。根据升压斩波电路设计任务要求则需设计主电路、控制电路、驱动及保护电路。
以下为方案原理框图：
滤波整流电路 升压斩波电路（主电路） 控制电路 驱动电路 保护电路
根据原理框图与所学知识设计大致电路原理图：（不包含具体控制电路、驱动电路与保护电路）
三、主电路的设计
3.1主电路方案
设计构思：根据设计要求需设计一个升压斩波电路，根据所学知识可以运用基本斩波电路Boost Chopper作为主电路，此方案是通过直流电变为固定电压或可调电压的直流电，电路整体较为简单。另一种方案是在直流变流电路中增加交流环节，即先把直流变交流，再把交流变直流，此方案把本该简单的电路变为更加复杂。综合所述，选择前者方案为主电路。
下图为主电路原理图：
升压斩波电路的工作原理如下:
iGE 0 假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于接通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1,，同时电容c上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒定值，记为Uo。设V处于接通态的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为E·Il·ton处于断开时，E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量。设V处于断开的时间为tof，则在此时间电感L
。当电路工作处于静态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释
??Uo?E?I1toffio I1 0 释放的能量为
放的能量相等，即 EI1ton化简得： 上式中的
，输出电压高于电源电压，故称之为升压斩波电路。升压斩波电路在电力电
电力电子升压斩波电路的设计复习过程
