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1、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 2010012024 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
2、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、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斩波电路、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
3、。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： 1.培养文献检
4、索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。2.培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。3.培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4.提高课程设计报告撰写水平。 5.深入理解MOSFET组成升压、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。
5、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）
6、，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（18）可决定脉动率。四、 参数计算、电路设计及波形分析：升压斩波电路根据设计要求可选大小为的直流电压源，选取降压斩波电路的占空比为。则输出电压，输出功率，要求输出功率为，可计算出负载电阻。电压控
7、制电压源和脉冲电压源可组成MOSFET功率开关的驱动电路。计算：由式（16），周期可由开关频率得出为，把、代入上式得出，当时，工作在连续状态下。电感越大时，电感电流越平直。取。计算：由式（18），要求脉动率，取，计算，代入上式计算出，滤波电容越大，输出电压越平直，可取电容。用Multisim软件画出电路图如下：由上图可看出，输出功率接近，输出电压接近，基本符合要求。占空比通过设置脉冲电压源参数来控制：用示波器观察脉冲波形如下：用示波器观察输出电压的波形如下：心得体会通过本次课程设计让我更加的深刻的理解了斩波器的原理，从而由斩波器这个小小的器件体会到了电力电子这门学科的重要性。课程设计不仅需要灵
8、活的运用书本上以及课堂上的知识，还需要自己运用电脑上网搜索相关信心和操作相关的软件来更好的达到设计的目的。这让我不仅巩固了老师所传授的书本上的知识，而且锻炼了自己解决实际问题的能力。参考文献1王兆安，刘进军，电力电子技术M.第五版.北京：机械工业出版，2009:119-123.2樊立平，王忠庆，电力电子技术M.北京：中国林业出版，北京大学出版社,2006:116-119.3曲学基，曲敬铠，于明扬，电力电子整流计算及应用M.北京：电子工业出版社，2008:192-196. 4黄家善，王廷才，电力电子技术M.北京：机械工业出版，2000：193.5何希才，新型开关电源设计与应用北京：科学出版社，2
9、001:168.6阮新波，严仰光，直流开关电源的软开关技术北京：科学出版社，2000：166.7汝全，电子技术常用器件应用手册机械工业出版社，2000：136. 致 谢我知道电力电子技术是一门基础性和支持很强的技术，但我真正体会到这一点却是在这次课设的过程中。通过本次课程设计 ，我对电力电子技术这门课有了很深的了解，对各个知识点有个更好的掌握。本次设计，我所设计的是三相桥式全控整流电路，开始设计时我遇到了很多的问题，使我有种很深的无助感。好在后来经过仔细查阅资料，各类图书，以及老师和同学的帮助，我顺利完成了课设中的任务。在此我要感谢我的指导老师王老师对我的悉心指导，感谢王老师在百忙之中给我的帮助。在课程设计的过程中我培养了自己独立工作的能力，给自己的未来树立了信心，我相信它会对我今后的工作、学习、生活产生重要影响，我相信这次的课程设计会让我终身收益。
