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MOSFET升压变换电路 PAGE 1 PAGE 6 一、实验目的 (1)加深理解MOSFET升压变换电路的工作原理。 (2)掌握MOSFET升压斩波参数选取 (3)掌握设计MOSFET升压变换电路方法 (4)掌握用MATLAB仿真升压变换电路的调试步骤和方法。 (5)熟悉升压变换电路输出电压电流波形及电感的电压电流波形。 二、实验要求 (1)输入电压4-6V，输出电压15V，纹波电压为输出电压的0.2%。 (2) R=10Ω，频率40Hz。 (3)电流连续。 三、实验设备及仪器 场效应晶体管 Matlab仿真软件 四、实验线路及原理 图1 升压变换电路原理图 图2 升压斩波电路工作波形 升压变换电路的工作原理：首先假设电路中的电感值很大，电容值也很大，T处于通态时，电源向电感充电，电流恒定，电容向负载供电，输出电压恒定。T处于断态时，电源E和电感同时向电容充电，并向负载提供能量。 设 T通态的时间为,此阶段上积蓄的能量为： 设T断态的时间为,则此期间电感释放能量为： 稳态时，一个周期中积蓄能量与释放能量相等，即 化简得 由于上式中的，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。其中，表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压的大小，调节方法与改变占空比的方法类似。将升压比的倒数记作，即 ，则β和关系为 ，因此 说明：当所选的C能达到所需的输出滤波要求时L可以选的足够大，以便使开关变换器保持在连续的工作状态，但电容器本身没有完美的电器性能所以其内部的等效串联电阻将消耗一些功率。另外，等效串联电阻上的压降会产生输出纹波电压，要减小这些纹波电压只能靠减少等效串联电阻的值和动态电流的值。类似的电容C选择，经常由纹波电流的大小决定。截止频率f的高低，LC的大小，都将影响输出纹波电压。在实际设计过程中，选择L和C时，要综合考虑重量、尺寸以及成本等因素。从改善动态特性看，可考虑小电感量、大电容值。 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：一是储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容可将输出电压保持住。在以上分析中，认为T处于通态期间因电容的作用使得输出电压U0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，输出电压必然会有所下降，故实际输出电压会略低，不过在电容足够大时，误差很小，基本可以忽略。 五、MATLAB降压斩波仿真 图3 Matlab仿真电路图 设置模型参数 主开关可使用MOSFET，开关频率为40Hz 输入5V，输出15V，可确定占空比Dc=0.667 电感Lc=R/2*DC（1-Dc）2TS=10/2*0.667*(1-0.667）2*1/40=8.95e-3H 要使电流临界连续L=Lc 根据纹波要求计算电容：C=U0DCmaxTs/R U0=24.3e-3F 六、MATLAB各元件的参数设置 1.电源 2.电感 3.电阻 4.MOSFET 5.示波器 6.二极管 7.电容 Multimeter 输出波形 七、结论与心得 通过这次课程设计，我知道了在做这样一个课程设计时，应该从什么地方着手，应该怎样构造自己的思路，怎样把所学的理论知道应用到实践中去，在设计过程中，进一步并巩固了所学的知识，对这门课程有了更深的了解；通过上网及其图书馆查阅文献，使我们开阔了视野，了结了更多的前沿知识；这次课程设计极大的锻炼了我们的动手能力，同时也提高各个学科的综合能力。 感谢x老师对我们的耐心指导，使我们对Matlab仿真软件有了更深一步的了解，在这次试验中也让我们知道到了团队的力量。 八、参考文献 【1】电力电子技术———————张加胜，张磊 主编 【2】电力电子技术实践指导————刘丽萍，朱琼，高克攀主编 【3】电力电子应用技术——————上海理工大学，莫正康主编 【4】模拟电子技术——————胡宴如主编