BOOST电路方案设计.doc

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1、实践与探究环节项目研究报告项目名称基于PWM控制BOOST变换器设计一、目的1．熟悉BOOST变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理，3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。二、内容设计基于PWM控制的BOOST变换器，指标参数如下：n输入电压：9V～15V；n输出电压：24V，纹波<1%；n输出功率：30Wn开关频率：40kHzn具有过流、短路保护和过压保护功能，并设计报警电路。n具有软启动功能。n进行Boost变换电路的

2、设计、仿真（选择项）与电路调试三、实验仪器设备1．示波器2．稳压电源3．电烙铁4．计算机5．万用表四、研究内容（一）方案设计本设计方案主要分为4个部分：1）Boost变换器主电路设计；2）PWM控制电路设计；3）驱动电路设计；4）保护电路设计。系统总体方案设计框图如图1.1所示。8实践与探究环节项目研究报告图1.1系统总体方案设计框图1．主电路参数设计[1,2]电路设计要求：输入直流电压9~15V，输出直流电压24V，输出功率30W，输出纹波电压小于输出电压的1%，开关频率40kHz，Boost

3、电路工作在电流连续工作模式（CCM）。Boost变换器主电路如图1.2所示，由主开关管Q、电感L、滤波电容C、功率二极管VD和负载R组成。图1.2Boost变换器主电路1）电感计算忽略电路损耗，工作在CCM状态，根据Boost电路输出电压表达式可得PWM占空比：即，。8实践与探究环节项目研究报告由于，当D=0.375时临界电流为最大，为使电路工作在CCM状态，有，即取输出电流纹波小于40%，即：综上，取电感为的磁环电感。2）输出滤波电容计算由输出电压纹波小于1%得：实际选用的高频电解电容。3）主

4、开关管选取主开关管承受的最大漏源电压为最大输出电压24V，考虑到过载条件，开关管最大实际漏源电流为：考虑到实际电压电流尖峰和冲击，电压电流耐压分别取2.5和2倍裕量，即应选取耐压高于60V，最大电流6A。实际选用IRF540N型MOSFET管，最大漏源电压100V，最大漏极电流22A，通态电阻0.055Ω，最高开关频率超过10MHz。4）功率二极管选择因系统开关频率为40KHz，频率较高，故考虑选用快恢复二极管。二极管最大承受电压为24V，最大电流为1.25A，故实际选取600V/30A8实践与

5、探究环节项目研究报告的快恢复二极管MUR1560。2．控制电路设计本设计的控制部分采用集成控制芯片SG3525，以简化控制电路的设计并提高系统的可靠性，SG3525控制电路图如图1.3所示。图1.3SG3525控制电路图1）开关频率的设计开关频率由SG3525的第5、6、7引脚所接的定时电容、定时电阻和放电电阻确定，其计算公式为：故选取，，，对应开关频率为40KHz。2）电压调节器设计为了使电路具有较好的动态和稳态性能，本设计通过在SG3525的1、2、9引脚加入相应的PI电压调节环节，从而使输

6、出电压恒定在24V。选取PI的调节参数分别：电阻，，即，，。8实践与探究环节项目研究报告3．驱动电路设计如图1.4所示是主开关管MOSFET管驱动电路，是由三极管Q1和Q2组成的推挽电路。开通时，提供+15V电压信号，关断时提供-5V电压信号，使MOSFET可以快速的可靠地开通关断。该驱动电路输入为控制电路的输出即PWM波，输出接MOSFET的栅极（G极）。图1.4驱动电路4．过压保护电路设计如图1.5所示是过压保护电路原理图，主要由比较放大器LM358、D触发器74HC7AH和LED灯构成。保

7、护电路的过压临界电压设定为27V。由原理图可知，比较器的反相端的参考电压为2.5V（将SG3525的16引脚所提供的5.1V基准电压通过一个电位器分压得到），比较器同相端的过压信号是从主电路的反馈端接入的。当输出电压超过27V时，比较器的输出由低电平跳变为高电平，而此时D触发器的Q端随输入端跳变到高电平，LED灯被点亮，并给SG3525的10引脚一个外部关断信号，使控制电路输出被禁止，从而实现电路故障保护功能。同时，将105的电容和1K电阻跨接在5.1V电压与GND之间，并从中间抽头接入D触发器

8、复位端1端。这样，在开始上电时，电容相当于开路，使复位端置于高电平，起到复位的作用；当过压时，产生触发脉冲，电容充电，使得最终在RC时间内电容充电完成，复位端置低电平，整个D8实践与探究环节项目研究报告触发器等待被过压信号触发。而一旦过压信号消失，电容放电，复位端重新置于高电平，电路复位，保护功能取消，电路继续正常工作。图1.5过压保护电路原理图图2.3保护电路仿真结果（三）系统实验验证1．电路的焊接与调试为进行系统实验验证，首先需要按照所设计的电路原理图，在多功能印制板上进行电路的焊接与调试，