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《电力电子课程设计》
Boost变换电路
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2 总体设计思路

设计一个开关频率为100khz的boost变换电路(开关直流升压电路)。

输出
主电路
直流电源
输入
驱动电路
总电路原理框图
3 升压主电路设计

如图所示电流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。
升压斩波电路
(1)各元器件功能
Q开关管IGBT。
D截流二极管,在Ton时防止C中电路流过Q。
L升压电感,起储能及电压提升作用。
C输出滤波电容,起储能作用。
(2)工作原理
当Q导通时:D截至,防止Vc作用于Q。L自感电动势与Vin相反,随iL值上升L储能增加。C放电。
当Q关断时:D导通,使Vin和L之叠加的高电压作用于C及负载。L自感电动势与Vin相同并叠加升压作用于C与负载,随iL值下降L释放能量。C在Vin与L叠加电压下充电
4直流稳压电源设计

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:
输入
变压器
滤波电路
输出
直流稳压电源基本框图

稳压源主电路
(1)电路工作原理
变压电路将220V市电经过电源变压器降压后,变成15V左右的低幅交流电。再通过整流电路将交流电流整流,将正弦波电压变成单一方向的脉动电压。然后通过LC滤波电路滤波,是输出电压平缓。最后通过稳压二极管稳定输出电压。
(2)直流稳压电源的相关参数
对于直流稳压电源的设计,要考虑到其中几项重要参数,如输出电压,输出电流的平均值,以及脉动稳定系数等。对于输入电压,稳压管和限流电阻的选择也是不可忽视的。在此章节对其进行相关计算和总结。
(1).输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值。
=sinωtd(ωt)
推导计算得
=≈
负载电流的平均值=≈
将整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值之比定义为整流输出电压的脉动系数S,即可得出:S=/
则单项桥式整流电路,输出电压的平均值
=sinωtd(ωt) =≈
由此推出输出电流的平均值=≈
(2)滤波电路输出电压平均值
=
由此可推出脉动系数
(3)对于任何稳压电路,均可用稳压系数和输出电阻来描述其稳压性能。定义为负载一定时稳压电路输出电压相对变化量与其输入电压相对变化量之比,即
常数
常数
表示电网电压波动的影响,其值愈小,电网电压变化时输出电压的变化愈小