Sepic电路降抹模与仿真课程设计说明书.doc

课程设计任务书 题目 Sepic电路建模、仿真 任务 建立Sepic电路的方程，编写算法程序，进行仿真，对仿真结果进行分析，合理选取电路中的各元件参数。 要求 课程设计说明书采用A4纸打印，装订成本；内容包括建立方程、编写程序、仿真结果分析、生成曲线、电路参数分析、选定。 V1=20－40V V2=26V I0=0 ~ 1A F=50kHZ  1 Sepic电路分析 1 1.1 Sepic电路简介 1 1.2 原理分析 1 1.3 电力运行状态分析 2 2 Sepic电路各元件的参数选择 7 2.1 Sepic电路参数初值 7 2.2 电路各元件的参数确定 7 3 控制策略的设定 11 4 Matlab编程仿真 12 4.1根据状态方程编写Matlab子程序 12 4.2 求解算法的基本思路 13 4.3 Matlab求解Sepic电路主程序 15 5 通过分析仿真结果合理选取电路参数L1，L2，C1，C2 18 5.1参数L1的确定 18 5.2参数L2的确定 20 5.3参数C1的确定 21 5.4参数C2的确定 22 5.5 采用校核后的参数仿真 24 6 采用Matlab分析Sepic斩波电路的性能 24 6.1 计算电感L2的电流IL2出现断续的次数 24 6.2 纹波系数的计算 25 6.3 电压调整率 25 6.4 负载调整率 26 6.5 电路的扰动分析 27 7 参考文献 30 1 Sepic电路分析 1.1 Sepic电路简介 Sepic斩波电路是开关电源六种基本DC/DC变换拓扑之一，是一种允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的DC/DC斩波电路。其输出电压由主控开关(三极管或MOS管)的占空比控制。SEPIC变换器是一种四阶非线性系统, 因具有可升降压、同极性输出、输入电流脉动小、输出易于扩展等特点, 而广泛应用于升降压型直流变换电路和功率因数校正电路。这种电路最大的好处是输入输出同极性。尤其适合于电池供电的应用场合，允许电池电压高于或者小于所需要的输入电压。比如一块锂电池的电压为3V ~ 4.2V，如果负载需要3.3V，那么Sepic电路可以实现这种转换。另外一个好处是输入输出的隔离，通过主回路上的电容C1实现。同时具备完全关断功能，当开关管关闭时，输出电压为0V。 1.2 原理分析 Sepic斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关Q、储能电感L1、L2二极管D、储能电容C1、滤波电容C2、负载电阻R和控制电路等组成。 图1、Sepic斩波电路的原理图 Sepic斩波电路的基本工作原理是：当开关管Q受控制电路的脉冲信号触发而导通时，V1—L1—Q回路C1—Q—L2回路同时导通，L1和L2储能。V处于断态时，V1—L1—C1—D—负载（C2和R）回路及L2—D—负载回路同时导通，此阶段V1和L1既向负载供电，同时也向C1充电，C1储存的能量在Q处于通态时向L2转移。 Sepic斩波电路的输入输出关系由下式给出： （1） 图2、SPEIC的开关波形（VQ1Q1漏源电压） 1.3 电力运行状态分析 对于理想情况下的电路分析，储能电感L1、L2足够大，其时间常数远大于开关的周期，流过储能电感的电流IL可近似认为是线性的。电容C1、C2也足够大，能够维持两端电压恒定。此外，开关管Q及二极管都具有理想的开关特性。分析电路图可以得到： 1.3.1 Q开通时电路运行分析 MOSFET开通时的等效电路如图2所示： 图3、Q开通时的等效电路图 Q开通时，输入电源V1对L1充电，储能电容C1对L2充电，电容C2维持着负载R的两端电压。此时有 （2） 1.3.2 Q关断时电路运行分析 MOSFET关断时的等效电路如图2所示： 图4、Q关断时的等效电路图 Q关断后，充在电感L1上的电荷对电容C1放电，充在电感L2上的电荷通过二极管D对负载放电。此时有 （3） 1.3.3 输入直流电压V1和输出直流电压V2的关系 稳态时，一个周期T内电感L两端电压UL对时间的积分为零，即 （4） 当Q处于通态时，电感L1、L2两端的电压分别为、，当Q处于关断时，电感L1、L2两端的电压分别为、。将数据代入式4得： （5） 求解得：