基于saber的单相boost电路仿真与设计new

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1、万方数据基瓣saber的单相B。。st电路仿真与设计于∽∞叮虫的单相叩0o52电路仿真与设计慧黧黧嚣黧!黜麒望％u·◇■睁一c牛江u。saber支持自顶向下的系统设计和由底向上的具体设计、验＼彳／一-Ir～二±兰oodueJ日，-VLn、)』p口目疋1’r●!正JTl瑚J出●日口，炮用●弭●日口’U以方便地建立用户自身所需的元件或电路模型，其程序兼容图一Bo。st电熨÷原理图spjce仿真程序。专门为saber仿真器设计的sabersketch—．，、．rn一是建立系统的平台，它提供了友好的用户图形界面，使得仿L真非常直观。同时在saberscope中可观察波形，并有多种／7八⋯测量、分析

2、、比较的方法，可以满足多种实验要求。saberI<乡u’的分析功能比较强大，主要有：直流分析，用于计算设计的工作点；瞬态分析，分析确定系统的时域响应；频响分析，一分析系统随频率变化的响应特征；傅立时和快速傅立叶变换图二储毹等交Z电路913万方数据图三释能等效电路(1)储能过程：开关s开通期间为电感L的储能过程，其等效电路如图二所示。开关s开通，输入电路被s短路，输入电流使电感L储能，加在L上的电压为电源电压u．，电压方向与电流方向相同。(2)释能过程：开关s关断期问为电感L的放能过程，其等效电路如图三所示。开关s关断，二极管导通，电源与输出电路接通，电感放能。加在电感L的电压为输出电压u．

3、与电源电压u．之差，电压方向与电流的方向相反。电感两端电压在一个周期内的平均值为：u，：旦i!婴二!旦!二旦i!!!竖(1)“’I。由于稳态条件下电感两端电压一个周期内的平均值为零，故令u，=o，则有输出、输入电压变比为K=告=击∽Ul—D、。7由于D=o。1，所以Boost变换器只能升压，而不能降压。2PWM控制电路PWM控制电路采用美国硅通用电气公司的sG3525A控制芯片。该芯片的输入电压工作范围是8—35V，通常可取+15V。振荡频率是100～500“{z，芯片的脚5和脚7问串联一个电阻RD就可以在较大范围内调节死区时间。另外，它的软启动电路也非常容易设计，只需在管脚8接一个软启动

4、电容即可。SG3525A的振荡频率可表示为：r：————j—一r¨jCr(O．7Rr+3RD)、u7该芯片外围电路简单，11和14脚输出采用图腾柱，电流驱动能力强，其外围电路如图四所示。图四PwM控制电路外围接线3驱动电路从sG3525A的11、14脚出来的PwM信号需要经过驱动放大后才能加到功率管的控制极上。驱动电路的形式很多，可以使用集成的Ic芯片如IR2110等，本设计采用NPN和PNP三极管构成乙类推挽放大电路，这里选择PNPc9012和NPNc9013或PNP9015和NPNc9014配对使用，其电路如图五所示。图五驱动电路接线图4参数计算本次设计要求为：输入直流电压20V，输出

5、直流电压48v，电源工作在ccM状态下，开关频率40KHz，输出电压纹波噪声c1％，输出功率loow。按照上述要求对电路关键点参数计算如下：电源工作在ccM状态下，则占空比D有：。、玩。叫一等=t一嚣兰o．s，战i。=·一等=t一罢兰∞"。回路电流最大值“。=警-2．083爿。又k=等b05盹此时，Uc=24v。得电感L。=者兰=37uH，电感为自绕的，经电感测量仪测量为92uH。由于输出电压纹波噪声c1％，得：输出电容。焉，开关频弘-40KHz'则c⋯=46．1uF，最终选取容量为220uF、耐压为100V的高频电解电容。∞sFET管承受的最大电压等于输出电压，取2倍裕量则管子耐压为10

6、0V，管子通过的最大电流为：k=等b0．5+Io纵'10为输出电流。取2倍裕量，取8A以上的管子，这里功率管型号选择IRF640。反馈电阻R，、R。取值计算，按照控制电路图sG3525的接法，反馈点的电势为SG3525，自身基准值5．1v的一半约为2．5、7。万方数据因此有：(R。+R。)I-U。，R2I=2．5，这里u。为48V。口得uo22．5(1+}’，选R】=150Q，R2=15Q。‘、2由于电源的开关频率为40kHz，同时由公式(3)得cT_o．01uF，R．=3K，Rn_130Q(选择可调电阻)。由于电路系统频率较高，这里二极管选择快恢复型二极管FR307。5系统仿真利用sab

7、er软件对该电路进行了仿真。由于sabersketch提供了电力电子和控制系统模块以及信号转换接口模块，这里可以直接用于建立仿真模型。图六和图七分别为仿真输入20V电压的输出电压波形和驱动功率管的PwM波形。口柚nOⅣ1tC0llfs)图六仿真输出波形盘∞h0图七驱动PwM波形Boost电路自身能够达到升压的目的在于电路中电感起到了储能、释能作用。图八和图九是对电路中的电感进行了参数扫描的截取结果，仿真设置为：时域扫描T