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牡丹江师范学院
本科学生课程设计指导书
题目 MOSFET升压斩波电路(纯电阻负载)
姓名郭雷
学号
班级电子信息科学与技术
指导教师王淑玉
牡丹江师范学院
引言 3
一、设计目的: 4
二、设计内容: 4
三、工作原理及参数计算: 4
四、参数计算、电路设计及波形分析: 6
参考文献 10
摘要:在现在我们所使用到能源中,电能占了很大的比重,它具有成本低廉,输送方便,绿色环保,控制方便能很容易转换成其他的信号等等。我们的日常生活已经离不开电了。在如今高能耗社会,合理的利用电能,提高电能品质和用电效率成为了全球研究的当务之急。而《电力电子技术》正是与这一主题相关联的。MOSFET升压斩波电路设计是里面的一部分,它开关电源,与线性电源相比,具有绿色效率高,控制方便,智能化,易实现计算机控制。
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、、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。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。
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
引言
直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中,如不间断电源(UPS)、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。直流变换系统的结构如下图-1所示。由于变速器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压,所以直流斩波不仅能起到调压的作用,同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。
一、设计目的:
,检索需要的文献资料。
、发现问题和解决问题的能力。
。
。
、降压斩波电路的原理和应用。
二、设计内容:
设计一个MOSFET升压斩波电路(纯电阻负载)
设计要求:
1)输入直流电压:Ud=100V;
2)输出功率: 300W;
3)开关频率: 5KHz;
4)占空比: 10%~90%;
5)输出电压脉动率:小于10%。
三、工作原理及参数计算:

升压斩波电路
原理图如下:
工作原理如下:
在控制开关开通期间,电流从电源正极流出,经过电感从开关流回电源负极。电容向供电,输出电压上正下负。电源电压全部加到电感两端,在该电压作用下,电感电流线性增长。在导通之间内,电感电流增量为:
································(11)
在控制开关关断期间,经二极管流出,电感电压极性将变成左负右正,认为电感很大,不变。这样,电源和电感同时给电容和负载供电,负载两端电压仍是上正下负。电感电压,电感电流线性减小。在关断时间内,电感电流减小量的绝对值为:
·························(12)
当电路工作在稳态时,电感电流波形必然周期性重复,开关导通期间电感电流的增量等于开关断开时电感电流的减少量,即
联立(11)(12)式可得输出电压·····················(13)
由上式可知,是一个小于1的数,故输出电压比输入电压大。
从能量守恒角度分析(假设电感足够大,电流平直),电路达到稳态时,电感在开关开通期间吸收的能量()与开关关断期间释放的能量()相等。列出等式: 解得
下面确定电流连续的临界条件:
如果在时刻电感电流刚好降到0。则为电流连续与断续的临界工作状态。此时··················································(14)
升压斩波电路的输入输出功率分别为:
、
忽略损耗,有,于是····················(15)
联立式(11)(14)(15)得临界电感值为·········(16)
确定电容的计算
电容在关断期间释放的能量与开通期间吸收的电荷相等,
则电压变化量·························(17)
则·····································