升压斩波电路课程设计汇总

1、绪论

1.1、课题背景与意义

直流升压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、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合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。

早期的直流装换电路，电路复杂、功率损耗、体积大，使用不方便。晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。它电路简单体积小，便于集成；功率损耗少，符合当今社会生产的要求；所以在直流转换电路中使用晶闸管是一种很好的选择。

1.2、设计的主要内容

本设计主要内容为直流升压斩波电路，首先分析了直流升压斩波电路要求制定工作计划，确定了利用了全控型晶闸管IGBT设计为主电路，M57962L为驱动电路，采用快速熔断器为保护电路，对猪电路和保护电路进行了设计和计算。选择和校验了晶闸管、IGBT的参数与型号。最后使用MATLAB仿真模型并进行仿真，其仿真结果设计要求，满足设计参数。

设计第一章为绪论，介绍了本设计的背景意义及直流升压斩波电路的发展现状。第二章为直流升压斩波电路的电路设计，其中包含总体方案，主电路设计及元器件参数型号的选择。第三为辅助电路的设计，包括控制电路与保护电路。第四章为MATLAB系统仿真，内容有仿真波形与数据分析。

2、直流升压斩波主电路设计

2.1、总体设计方案

直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1所示。在电路中V导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。

图1直流升压斩波电路原理图

2.2、电路参数计算

假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为1I，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压0u为恒值，记为0U。设V通的时间为ont，此阶段L上积蓄的能量为E1Iont。

V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为offt，则此期间电感L释放能量为：

升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。

由直流斩波电路的原理可知

3、驱动电路设计

升压电路所用全控型晶闸管IGBT是电压型驱动器件。IGBT的栅射极之间有数千皮法左右的极间电容，为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻使IGBT开通的栅射极间的驱动电压一般取15—20V。同样，关断时施加一定幅值的负驱动电压（-5—-15V）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。

IGBT的驱动多采用专用的混合驱动集成驱动器，本次采用M57962L驱动器。如图2驱动电路图所示。又由产品信息知M57962L驱动器内部具有退饱和和检测和保护环节，当发生过电流时能快速响应但慢速关断IGBT，并向外部电路发出故障信号。