一、升压斩波电路工作原理。
1.1主电路工作原理
如图1.1-1所示主电路图。
图1.1-1
假设l值、c值很大，v通时，e向l充电，充电电流恒为i1，同时c的电压向负载供电，因c值很大，输出电压uo为恒值，记为uo。设v通的时间为ton，此阶段l上积蓄的能量为ei1ton
v断时，e和l共同向c充电并向负载r供电。设v断的时间为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。
化简得：输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为boost chooper变换器。
—升压比，调节其即可改变uo。将升压比的倒数记作β，即。
和导通占空比，有如下关系：
因此，可表示为。
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：
l储能之后具有使电压泵升的作用。
电容c可将输出电压保持住。
1.2升压斩波电路matlab**实验。
mdl文件是simulinkg**工具箱**所设计的文件。它具有功能强大，而且包含了常用的大部分元器件**数学模型，形象易懂，便于设计。
该设计的**模型如图1.2-1所示：
图1.2-1 simulink **模型图。
simulink **模型图中dc voltage source 是电压源，提供25v点直流电压。l为电感。diode为电力二极管，单项导通，阻止电流反向流动。
c为电容。mosfet为斩波器件，r为负载。current measurement1 用来测量流经l的电流。
current measurement2用来测量负载电流。current measurement3用来测量流经电容c的电流。current 为流经mosfet的电流，mosfetvoltage 为mosfet两段的电压。
scope为示波器。pulse generator为pwm脉冲发生器，调节其占空比就可以控制输出电压的大小。
1.3 **实验结果及分析。
频率1khz,占空比为50%,电感为10mh,电容为2200uf,负载为100时进行**，**结果如下：
图1.3-1 负载电压48.2v
图1.3-2 流经电感l的电流值为0.982a
由图2-0-1中v1可以看到负载两端的电压与输入电压基本上成线性的关系。即
满足理论计算公式（ 1-4 ），由**结果知，原理图设计是对的。
负载不变为100，频率不变，占空比变化时，输出电压，与输入电压和电路参数之间的关系。
占空比65%
图1.3-3 负载电压72.1v
图1.3-4 流经电感l的电流值为1.09a
从图2-6-1负载电压可以看出负载电压约为109.1v，基本上符合理论计算：
占空比为95%
图1.3-5 负载电压480v
图1.3-6 流经电感l的电流值为9.42a
从图2-10-1负载电压可以看出负载电压约为942v，基本上符合理论计算：
由**结果知，满足理论计算公式，该原理图设计是对的。
5**实验结论。
现在我们所使用到能源中电能占了很大的比重，它具有成本低廉，输送方便，绿色环保，控制方便能很容易转换成其他的信号等等。我们的日常生活已经离不开电了。在如今高能耗社会，合理的利用电能，提高电能品质和用电效率成为了全球研究的当务之急。
而《电力电子技术》正是与这一主题相关联的。直流升压斩波电路是里面的一部分，它开关电源，与线性电源相比，具有绿色效率高，控制方便，智能化，易实现计算机控制。
在做课程设计的这段时间里，通过不断地查找资料，最升压斩波电路有了一定的理解。并且在matlab中**实现了。
在做课程设计过程中，我对matlab在**中的应用有了进一步的了解和掌握。matlab在电力电子方面的**应用时，可以将电力电子电路输出效果图形化，形象直观，可以帮助我们对电路的理解。通过**实验和对**实验得到的输出波形的分析可知，在直流生涯斩波电路中电感电容的对其负载电压的影响。
虽然理想的电感电容值为无穷大，但这在现实设计中是不可能实现的。如选取电感电容值极大这必将和减小成本成为矛盾，而且由以上的**分析可知它也将和boost启动时调节时间成为矛盾。所以在设计时要综合考虑多方面的因素来选取合适的电感电容值！
经过这次课程设计，我认识到自己还有很多东西需要进一步加强学习，而且要把理论联系实践来学习，不仅要懂理论知识，还要懂如何作出实践。
6参考文献。
1】《电力电子技术》西安： 王兆安黄俊机械工业出版社。
2】《电力电子设备设计和应用技术手册》北京：机械工业出版社。
3】《电力电子技术基础》北京：林渭勋机械工业出版社。
4】《 电力电子器件基础》北京：陈治明机械工业出版社。
5】《现代电力电子技术》北京：张立，赵永健科学出版社。
7】《电力电子技术手册》(精)/国外电气工程名著译丛机械工业出版社
二、硬件调试。
2.1 电源电路。
电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路，220v单相交流电经220v/24v变压器，降为24v交流电，再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后，变为平直的直流电，其幅值在22v~36v之间。本设计采用桥式电路整流：由四个二极管组成一个全桥整流电路。
对整流出来的电压进行傅里叶变换得，由整流电路出来的电压含有较大的纹波，电压质量不太好，故需要进行滤波。本电路采用rl低通滤波器（通过串联一个电感，滤除电流的高次谐波，并联一个电容滤除电压的高次谐波），以减小纹波。protel原理图如下图2.
1-1所示：
图2.1-1
输入端接220v、50hz的市电，进过变压器t1（原线圈/副线圈为8/1）后输出24v、50hz。当同名端为正时d2、d5导通，d3、d4截止，电压上正下负。当同名端为负时d2、d5截止，d3、d4导通，电压同样是上正下负，从而实现整流。
电感具有电流不能突变，通直流阻交流特性，因此串联一个电感可以提高直流电压品质。而电容具有电压不能突变，通交流阻直流特性，因此并联一个大电容可以滤除杂波，减小纹波。结合两种元器件的特性，组成上图整流电路，可以得到比较理想的直流电压（幅值为25v左右）。
2.2 boost斩波电路。
主电路选用boost斩波电路，开关管选用电力mosfet，负载为110v、25w白炽灯。（注意：boost、buck-boost电路中，占空比不要超过65%，否则电压大于100v。）
本设计为直流升压斩波（boost chopper）电路，该电路是本系统的核心。应为输出电压比较大，故斩波器件选用能够承受大电压和导通内阻小，开关频率高，开关时间小的大功率mosfet管。原理图如下图2.
2-2所示：
图 2.2-2主电路**图。
左边接经整流之后的25v电压。右边为斩波电压输出，j2为测试点。v-g为ne555输出的pwm斩波信号。
q1为mosfet，d1为电力二极管，l2为电感，c1为电容，r1为负载。2.3 控制电路。
2.3.1 ne555脉冲发生器。
ne555简介。
ne555是属于555系列的计时ic的其中的一种型号，555系列ic的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其**不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时ic，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。
主要特点。1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与ttl，cmos等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且**便宜。
引脚位配置。
555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和cmos型两类，其应用非常广泛。
555定时器的组成和功能。
图2.3-1—是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器a1、a2，一个rs触发器，一个放电三极管和三个5kω电阻的分压器而构成。
图 2.3-1
它的各个引脚功能如下：
1脚：外接电源负端vss或接地，一般情况下接地。
8脚：外接电源vcc，双极型时基电路vcc的范围是4.5 ~ 16v，cmos型时基电路vcc的范围为3 ~ 18v。一般用5v。
3脚：输出端vo
2脚：低触发端。
6脚：th高触发端。
4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、th处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：vc为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μf电容接地，以防引入干扰。
7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
参数功能特性
**电压4.5-18v ·**电流3-6 ma ·输出电流225ma (max) ·上升/下降时间100 ns
ne555脉冲发生电路
此电路主要用来驱动mosfet斩波。产生pwm信号有很多方法，本电路采用ne555.该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的pwm波，通过改变电阻r1就能改变输出pwm波的占空比，故在调节r1电阻值就能实现pwm控制。
其电路图如下图 2.3-2所示：
图2.3-2ne555脉冲发生电路图。
2.4驱动电路。
mos管导通特性。
导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
nmos的特性，vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4v或10v就可以了。
pmos的特性，vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接vcc时的情况（高端驱动）。
在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5v或者3.3v数字电压，而功率部分使用12v甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。
这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的mos管，同时高压侧的mos管也同样会面对1和2中提到的问题。在这三种情况下，很多现成的mos驱动ic，似乎也没有包含gate电压限制的结构。
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