升压电路（Boost）的计划原理、参数盘算及MATLAB仿真

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升压（Boost）变动电路是一种输入电压大于即是输入电压的单管非断绝直流变动电路。它由直流电压源、电感、开关管、二极管、滤波电容、负载电阻构成，升压电路图如图1所示。

图1 升压变动电路拓扑布局

在上一篇降压（Buck）变动电路中，它的拓扑布局由电压源、串联开关、和电流源负载构成。而升压变动电路是降压变动电路对偶拓扑布局，升压变动器由电流源（电压源串联较大电阻构成）、并联开关、电压源负载（并联电容）构成。经过控制开关管的占空比，进而控制输入电压的轻重，升压变动电路的两个工况如图2、图3所示，分散代表开关管导通形态和开关管停止形态。

图2 升压电路开关管T导通

图3 升压电路开关管T停止

升压变动电路依据电感电流对否一连，仍然分红三种形态：一连导通、不一连导通、临界形态三种事情形式。为了便利分析升压电路的稳态特性，简化推导公式历程，作出如下假定：

1）开关管、二极管均是抱负器件，即不思索导通时的管压降、可以瞬时导通或瞬时停止，且停止时不产生泄电流。

2）电感、电容是抱负元件。电感事情在线性区而没有饱和，寄生电阻为0，电容的等效串联电阻也为0。

3）输入电压中的纹波电压与输入电压的比值很小，可以眺望忽略。

一、升压变动器处于一连导通形式

1）当开关管T导通时，如图2所示。二极管D接Us负极，承受反向电压停止，电容C向负载R供电，极性上正下负，电压源全部加载到电感L两头，即uL=Us。在该电压下，电感电流线性增长，储存的磁场能量也线性增长。在一个开关管T的周期内，开关管T导通时间为ton。

开关管T导通后，电感电流增长量为

此中，D为占空比，且D=ton/Ts。

2）当开关管T停止，如图3所示。二极管承受正向电压导通，电感电流经二极管流向输入侧，电感L中的磁场将改动电感两头的电压极性，以确保电感电流安定。因此电压源Us串联电感电压uL给电容和电阻供电，负载R两头的极性照旧上正下负。电感电压uL=Us-Uo<0，电感电流线性减小。在一个周期内，开关管T停止的时间为Ts-ton。

在开关管T停止时期，电感电流的变小量为

当稳态时，开关管导通时期电感电流的增长量即是停止时期电感电流的变小量，即

因此，经过化简可以取得电压增益为

即Uo=Us/(1-D)，由于D<0，以是1-D<1,以是输入Uo一直大于输入Us，因此该电路为升压电路。

二、升压变动器处于一连导通形式（略，计划中寻常用不到，感兴致的各位可以参考册本知识）

三、升压变动器处于临界形式

升压变动器处于电感电流临界形态有，电感电流即是两倍的电源电流，即iL=2Is。变动电路的输入功率和输入功率分散为

假定忽略斲丧，输入功率即是输入功率，可以取得

联立等式

可得电感临界值

需分析的是，在实践使用中，电感的实践值寻常取电感临界值的1.2-1.3倍。

四、纹波电压及电容的计划

在电感一连形式下，思索二极管电流会全部流进电容器，在每一个开关管周期内，电容充电或放电的能量Q为

由Q产生的纹波电压可表现为

依据纹波电压的取值，可盘算电容值C为

底下做两个实行验证电路计划对否准确，开关管T分散拔取20KHz的MOSFET和10KHz的IGBT。

实行一、

武艺目标：输入电压5V，输入电压15V，纹波电压要求0.2%Uo,负载电阻10欧，开关器件20kHz的MOSFET。

①确定占空比

②确定电感值

际电感值为临界电感值的1.3倍，即

③依据纹波电压确定电容值

④搭建仿真模子

图4 仿真模子

⑤仿真后果验证

图5 负载电压与输入电压

图6 负载电流

实行二、

武艺目标：输入电压12V、输入电压36V、电阻20欧，纹波电压0.2%Uo，开关器件10kHz的IGBT

①使用MATLAB盘算仿真模子所用到的参数

图7 参数盘算

②搭建仿真模子

图8 仿真模子

③仿真后果验证

图9 负载电压和输入电压

图10 负载电流

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