升压斩波电路设计与仿真

　　对Boost电路的主电路和控制电路进行设计。分两组参数，每组参数如下：

　　（1）直流电压E=50V，负载中R=20Ω，L、C值极大。

　　（2）直流电压E=200V，负载中R=20Ω，L、C值极大。

　　根据所要实现的功能，设计电路的主程序流程如图所示。

　

　　主电路工作原理

　　

　

　　

　　硬件电路

　

　　1 脚：误差放大器的反相输入端；

　　2 脚：误差放大器的同相输入端；

　　3 脚：同步信号输入端， 同步脉冲的频率应比振荡器频率fS要低一些；

　　4 脚：振荡器输出；

　　5 脚：振荡器外接电容CT端，振荡器频率fs＝1／CT（0.7RT+3R0），R0为5脚与7脚之间跨接的电阻，用来调节死区时间，定时电容范围为0.001～0.1 μF；

　　6 脚：振荡器外接定时电阻RT端，RT值为2～150 kΩ；

　　7 脚：振荡器放电端，用外接电阻来控制死区时间，电阻范围为0～500 Ω；

　　8 脚：软启动端，外接软启动电容，该电容由内部Vref的50μA恒流源充电；

　　9 脚：误差放大器的输出端；

　　10脚：PWM信号封锁端， 当该脚为高 电平时， 输出驱动脉冲信号被封锁，该脚主要用于故障保护；

　　11脚：A路驱动信号输出；

　　12脚：接地；

　　13脚：输出集电极电压；

　　14脚：B路驱动信号输出；

　　15脚：电源， 其范围为8～35 V；

　　16脚：内部＋5 V基准电压输出。

　　控制电路需要实现的功能是产生PWM信号，用于可控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比α的调节，达到控制输出电压大小的目的。此外，控制电路还具有一定的保护功能。

　　被实验装置的控制电路采用控制芯片SG3525为核心组成。芯片的输入电压

　　为8V到35V。它的振荡频率可在100HZ到500KHZ的范围内调节。在芯片的CT端和放电端间串联一个电阻可以在较大范围内调节死区时间。此外此外，其软起动电路非常容易设计，只需外部接一个软起动电容即可。

　

　　触发电路和主电路

　　外接220V交流电压经过变压器T1和不控整流电路得到50V的直流电压E作为Boost Chopper 的输入电压给Boost Chopper供电。为使IGBT在过压时不至于损害和抑制IGBT的电流变化过快及其两端电压变化过快而给IGBT带来的损害，在主电路中为其加入缓冲电路和过压保护电路是必要的。

　　触发电路以专用的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形，占空比受Uco的控制（如图1-13）。触发电路输出的矩形波经光耦合驱动电路控制主电路中I GBT的开通和关断。

　　电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值越大。
 

　　

　　元器件的选取及计算

　　本硬件试验中缓冲电路选取的是充放电型RCDH缓冲电路，也是一种耗能型缓冲电路。其中应用元件需要要结合实际的情况进行选择。其中的吸收电容的

　　选择可以采用一下公式：

　　

　　电路中的电阻Rs不宜过大，如太大Cs电时间过长，电不能完全放掉。但Rs太小，在器件导通时，Rs

　　Cs电流过大、过快，可能危及器件的安全，也可能引起振荡。一般的，电阻选择参考下面的公式：

　　

　　其中 Ls—主电路电感，主要是没有续流时的杂散电感；Upk-Cs 上的最大充电电压，U—电源电压； Io-负载电流;Fsw— 开关频率。需要注意的是，电容应该选择无感电容；电阻要注意它的功耗，应选择相应的功率电阻；吸收模块的制作要注意绝缘。

　　IGBTG过压保护电路、触发电路和驱动电路中元器件的选取可才参照电力电子设备设计和应用技术手册等相关电力电子设计手册也可以在后面参考文献列出的相关手册中查找。

　　仿真

　　主电路原理图如图5.1所示其工作原理，前言中已说明，这里再补充说明电路中的几个模块。IGBT用理想的方波发生器触发，周期设为0.0001s，最大值设为10V，通过调占空比来调输出电压。其保护电路，触发电路将在protel中实现。

　　示波器用来观察电感电流，电源电压波形和负载电压输出波形。

　　占空比为30%，电感为27e-5H，电容为375e-6F，电阻为81Ω：

　

　　占空比为40%，电感为27e5H，电容为375e6F，电阻为81Ω

　　

　　占空比为50%，电感为27e5H，电容为375e6F，电阻为81Ω：

　　

　　结果分析

　　从计算公式及仿真图分析得出：

　　1） 占空比α越大负载输出电压越大，调节时间越长；

　　2） 电容C值越大峰值时间越大，第一个峰值越大；

　　3） 电感L值越大峰值时间越大，调节时间越大。