MOSFET升压斩波电路设计纯电阻负载.doc

PAGE PAGE 13 课程设计说明书（论文） 课程名称： 电力电子技术 设计题目：MOSFET升压斩波电路设计（纯电阻负载） 院 系：电气工程及其自动化系 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2011年12月 黑龙江大学机电工程学院教务处 黑龙江大学课程设计任务书 姓 名：李焕焕 院 （系）：机电工程学院 专 业：电气工程及自动化 班 号：电气四班 任务起至日期： 2011 年12 月12日至 课程设计题目： MOSFET升压斩波电路设计（纯电阻负载） 已知技术参数和设计要求： （1）输入直流电压：E=50V （2）输出功率：800W （3）开关频率5KHz （4）占空比10%~50% （5）输出电压脉率：小于10% 工作量： 1）主电路的设计，器件的选型。包括含整流变压器在内的整流电路设计。 2）控制电路的设计。 3）保护电路的设计。 3人组成1个设计小组，通过合理的分工和协作共同完成上述设计任务。设计的成果应包括：主电路和控制电路的原理图，电路设计过程的详细说明书及Matlab仿真图和仿真结果。 工作计划安排： (学时安排为1周) 周一上午，全体开会，布置任务，组成设计小组（每组3人），会后设计 工作开始。 周一下午，熟悉设计内容，查找资料。 周二和周三全天，选择主电路、控制电路及参数计算。 周四全天完成设计任务的可去机房完成仿真。 周五上午继续完成仿真，并通过改变参数观察仿真结果，完成设计报告。 周五下午答辩，课程设计结束。 同组设计者及分工： 杨国庆：整流电路、升压电路设计，图形仿真； 李焕焕：保护电路设计，参数计算，设计报告； 芮昆： 控制电路的设计，图形仿真。 指导教师签字___________________ 2011 年 成绩_________ 报告成绩 仿真成绩 答辩成绩 2011 年 12 月 *注：此任务书由课程设计指导教师填写 一、 主电路设计说明 1．电容滤波的单相不可控整流电路 1）电路结构 + + R C u 1 u 2 i 2 VD 1 VD 3 VD 2 VD 4 d i C i R u d 2）工作原理及波形分析 在u2正半周过零点至wt=0期间，因，故二极管均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。 至wt=0之后，将要超过，使得VD1和VD4开通，，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。 b) b) 0 i u d ? ? ? 2 ? ? t i , u d 3）主要的数量关系 输出电压平均值 空载时，；重载时，逐渐趋近于0.9，即趋近于接近电阻负载时的特性。 在设计时根据负载的情况选择电容C值，使,此时输出电压为：。 计算得 U=41.7V。 2．MOSFET升压斩波电路 1）电路结构 2）工作原理及波形分析 假设L和C值很大。 V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。 V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。 设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为 设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： 输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。 升压比的倒数记作，则 本设计中取值为占空比为50%，则 输出电流的平均值Io为： 二、 驱动电路设计说明 本实验的可控型器件为电力MOSFET 1、 电力场效应管的驱动电路 　　 电力场效应管是单极型压控器件，开关速度快。但存在极间电容，器件功率越大，极间电容也越大。为提高其开关速度，要求驱动电路必须有足够高的输出电压、较高的电压上升率、较小的输出电阻。另外，还需要一定的栅极驱动电流。 　　为了满足对电力场效应管驱动信号的要求，一般采用双电源供电，其输出与器件之间可采用直接耦合或隔离器耦合。 　　电力场效应管的一种分立元件驱电路，如图所示。电路由输入