Boost 反馈控制电路设计
1 设计要求
设计Boost 反馈校正电路，使得输入10V ，输出15V ，调整功率变换，并分析输出响应的快速性与静态误差。 2 参数设计
电源Vin=10V ，Vo=15V ，电感1mH ，电容500uF ，电阻10Ω，开关频率10KHz 。 3 Boost 闭环控制器设计
根据Boost 电路的小信号模型可知，其占空比到输出电压的传递函数为
2
220)s (v o 'D s R
L LCs )
R 'D sL
1(V 'D )s (d )s (v in
++-=
= 原始回路增益函数如下：
电路仿真图如下：
校正后波形图如下，其中曲线1、2、3分别表示原始系统、超前滞后校正系统、校正后的系统。
满载时，电路输出波形图：
半载时，电路输出波形图：
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： 输入电压：9V?15V; 输出电压：24V，纹波＜1%; 输出功率：30W 开关频率：40kHz 具有过流、短路保护和过压保护功能，并设计报警电路。 具有软启动功能。 进行Boost变换电路的设计、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。
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 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。 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： 艮卩,0.375 乞 D 乞 0.625 。 D max 八十十齐0.625 图1.1系统总体方案设计框图 图1.2 Boost 变换器主电路
负反馈对放大电路的影响 所谓负反馈放大电路的反馈组态，首先要清楚一个前提，那就是一定说得是交流反馈下的情况，在直流反馈中不会涉及组态的概念。而且大家还要注意一定要是负反馈放大电路才提这个组态的概念，正反馈电路中也没有这种提法。 对于（交流）负反馈放大电路来说，我们经常是分成四种反馈组态来进行分析：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。很多学生学习完这部分内容后并不能建立起一个清楚的思路，到底为什么要分出这四种组态？在设计电路时如何确定选择哪种反馈？ 现将负反馈放大电路反馈组态的问题简单总结一下，希望对大家能有所帮助： 1.电压反馈的重要特点是可以维持输出电压基本趋于恒定，也就是说有一个基本稳定的输出电压。 2.电流反馈的重要特点是可以维持输出电流基本趋于恒定，即有一个基本稳定的输出电流。 3.串联反馈是在输入端一侧外来输入信号和反馈信号以电压形式求和，即要想是电路能很好的起到反馈调节作用，输入信号要是恒压源（或者近似恒压源性质的信号）。 4.并联反馈是在输入端一侧外来信号和反馈信号以电流形式求和，即要想使电路能很好的起到反馈调节作用，输入信号要是恒流源（或者近似恒流源性质的信号）。 故：具体在设计电路时选择哪一种反馈形式要看具体情况而定：如果你设计的电路是需要恒定的电压信号输出，就选电压反馈；若是需要恒定的电流信号输出，就选电流反馈；输入端要提供的是恒压性质的信号，就选串联反馈；若输入端要提供的是恒流性质的信号，就选电流反馈。 总结：负反馈对放大电路性能的影响 1）负反馈使放大电路增益减小，但更稳定，减小非线性失真，抑制反馈环内噪声，扩展频带 2）串联负反馈使输入电阻增大 3）并联负反馈使输入电阻减小 4）电压负反馈使输出电阻减小 5）电流负反馈使输出电阻增大 6）电压反馈的重要特点是可以维持输出电压基本趋于恒定 7）电流反馈的重要特点是可以维持输出电流基本趋于恒定 例如：电压串联负反馈的作用： 由于电压负反馈使输出电压更稳定，所以必定输出阻抗变小；由于是串联负反馈，输入阻抗增大。
BOOST电路设计介绍 0 引言 在实际应用中经常会涉及到升压电路的设计，对于较大的功率输出，如70W以上的DC／DC升压电路，由于专用升压芯片内部开关管的限制，难于做到大功率升压变换，而且芯片的价格昂贵，在实际应用时受到很大限制。考虑到Boost升压结构外接开关管选择余地很大，选择合适的控制芯片，便可设计出大功率输出的DC／DC 升压电路。 UC3S42是一种电流型脉宽调制电源芯片，价格低廉，广泛应用于电子信息设备的电源电路设计，常用作隔离回扫式开关电源的控制电路，根据UC3842的功能特点，结合Boost拓扑结构，完全可设计成电流型控制的升压DC／DC电路，且外接元器件少，控制灵活，成本低，输出功率容易做到100W以上，具有其他专用芯片难以实现的功能。 1 UC3842芯片的特点 UC3842工作电压为16~30V，工作电流约15mA。芯片内有一个频率可设置的振荡器；一个能够源出和吸入大电流的图腾式输出结构，特别适用于MoSFET的驱动；一个固定温度补偿的基准电压和高增益误差放大器、电流传感器；具有锁存功能的逻辑电路和能提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器，最大占空比可达100％。另外，具有内部保护功能，如滞后式欠压锁定、可控制的输出死区时间等。 由UC3842设计的DC／DC升压电路属于电流型控制，电路中直接用误差信号控制电感峰值电流，然后间接地控制PWM脉冲宽度。这种电流型控制电路的主要特点是： 1)输入电压的变化引起电感电流斜坡的变化，电感电流自动调整而不需要误差放大器输出变化，改善了瞬态电压调整率； 2)电流型控制检测电感电流和开关电流，并在逐个脉冲的基础上同误差放大器的输出比较，控制PWM脉宽，由于电感电流随误差信号的变化而变化，从而更容易设置控制环路，改善了线性调整率； 3)简化了限流电路，在保证电源工作可靠性的同时，电流限制使电感和开关管更有效地工作； 4)电流型控制电路中需要对电感电流的斜坡进行补偿，因为，平均电感电流大小是决定输出大小的因素，在占空比不同的情况下，峰值电感电流的变化不能与平均电感电流变化相对应，特别是占空比，50％的不稳定性，存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差，即使占空比<50％，也可能发生高频次谐波振荡，因而需要斜坡补偿，使峰值电感电流与平均电感电流变化相一致，但是，同步不失真的斜坡补偿技术实现上有一定的难度。 2 Boost电路结构及特性分析 2.1 由UC3842作为控制的Boost电路结构 由UC3842控制的Boost拓扑结构及电路分别如图1和图2所示。
反馈电路，是控制论的基本概念，它是指将系统输出返回给输入并以某种方式更改输入从而影响系统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。前者使输出与输入起相反的作用，减少了系统输出与系统目标之间的误差，并且系统趋于稳定。后者使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差连续增加，使系统振荡，并可以放大控制功能。负面反馈的研究是控制论的核心问题。此外，还有当前的负反馈理论。 系统的部分或全部输出信号以某种方式和路径作为输入信号的一部分发送回系统的输入端。此过程称为反馈。根据反馈信号的极性，反馈可分为正反馈和负反馈。 如果反馈信号的极性与输入信号的极性相同或变化方向同相，则由于这两个信号的混合，放大器的净输入信号将大于输出信号。该反馈称为正反馈。正反馈主要用于信号发生电路。相反，如果反馈信号的极性与输入信号的极性相反或变化方向相反（反相），则叠加结果将削弱净输入信号。这种反馈称为负反馈放大电路，自动控制系统通常采用负反馈技术来稳定系统的工作状态。 负反馈采样一般采用电流采样或电压采样。由于负反馈具有其独特的优势，因此已被广泛应用于实际放大器中，并改变了放大器的性能。负反馈使放大器的闭环增益趋于稳定，并消除了开环增益的影响。阻抗匹配是电子电路中的重要问题。负反馈也会影响放大器的输入和输
出阻抗。电压混合会增加输入阻抗，而电流混合会降低输入阻抗。电流采样会增加输出阻抗，而电压采样会降低输出阻抗。负反馈的使用还可以大大减少放大器在稳定状态下产生的失真，并且可以削弱放大器内部的各种干扰电平。负反馈也会使放大器的频带变宽，从而使放大器的幅频特性相对平坦。因此，负反馈可以极大地改善放大器的放大质量和许多性能指标，并且反馈越深，改善越大。但是，负反馈过深可能会导致放大器无法正常工作并引起自激，因此稳定的负反馈放大器通常不会超过三级。 说明： 1.振荡器的一部分输出以减小幅度的方式返回到输入。 2.受控部分发送的反馈信息会抑制或削弱受控部分的活动。 3.负反馈是指反馈信息与控制信息相反的反馈 4.如果反馈的作用是减弱反射中心对效应器的影响，则称为负反馈，反馈信息为负。在闭环系统中，控制部分的活动会在受控部分的反馈信号（S5）的影响下发生变化。如果S5为负，则为负反馈。其功能是当输出变量受到干扰时，系统可以及时响应并调整偏差信息（Sc），以使输出稳定在参考点（Si）。
反馈控制电路 一、自动增益控制(AGC) 1、AGC电路的作用与组成 (1) 作用 当输入信号变化时，保证输出信号幅度基本恒定。包括： ①能够产生一个随输入信号大小而变化的控制电压，即AGC电压（±UAGC）； ②利用AGC电压去控制某些级的增益，实现AGC。 (2) 组成——具有AGC电路的接收机框图 2、AGC电压的产生 (1) 平均值式AGC电路 中频信号电压经检波后，除得到所需音频信号之外，还得到一个平
均直流分量。音频信号由RL2两端取出。平均直流分量(反映了输入信号的幅度)从C3两端取出，经低通后，作为AGC电压，加到中放管上去控制中放的增益。
(2) 延迟式AGC电路 V1、R7和C4组成AGC检波电路，运放A为直流放大器，UREF为延迟电平。当输入信号较小时，AGC不起作用。当输入信号较大时,AGC将起作用。可见，该AGC电路具有延迟功能
3、实现AGC的方法 (1) 改变发射极电流IE 正向AGC 反向AGC (2) 改变放大器负载 由于放大器的增益与负载密切相关，因此通过改变负载就可以控制放大器的增益 。 (3) 改变放大器的负反馈深度 通过控制负反馈的深度来控制放大器的增益。
6.2 自动频率控制（AFC） 1、AFC的工作原理 2、组成 3、工作原理 4、AFC的应用：调幅接收机中的AFC系统 具有AFC电路的调频发射机一、AFC——电路组成
作用：自动控制振荡器频率稳定 组成：鉴相器、低通滤波器和压控振荡器 标准频率fr；输出频率fo；误差电压uD(t) ；直流控制电压 uC(t)。 二、AFC——工作原理 压控振荡器的输出频率fo与标准频率fr在鉴频器中进行比较，当fo=fr时，鉴频器无输出，压控振荡器不受影响；当fo≠fr时，鉴频器即有误差电压输出，其大小正比于(fo－fr)，经低通滤波器滤除交流成分后，输出的直流控制电压uc(t)，加到压控振荡器上，迫使压控振荡器的振荡频率fo与fr接近，而后在新的振荡频率基础上，再经历上述同样的过程，使误差频率进一步减小，如此循环下去，最后fo和fr的误差减小到某一最小值△f时，自动微调过程停止，环路
【例5-1】? 电路如图 (a)、(b)所示。 （1）判断图示电路的反馈极性及类型； （2）求出反馈电路的反馈系数。 图(a)??????????????????????? 图(b)? 【相关知识】 负反馈及负反馈放大电路。 【解题思路】 （1）根据瞬时极性法判断电路的反馈极性及类型。 （2）根据反馈网络求电路的反馈系数。
【解题过程】 （1）判断电路反馈极性及类型。 在图(a)中，电阻网络构成反馈网络，电阻两端的电压是反馈电压，输入电压与串联叠加后作用到放大电路的输入端（管的）；当令=0时，＝0，即正比与；当输入信号对地极性为?时，从输出端反馈回来的信号对地极性也为?，故本电路是电压串联负反馈电路。 在图（b）电路中，反馈网络的结构与图（a）相同，反馈信号与输入信号也时串联叠加，但反馈网络的输入量不是电路的输出电压而是电路输出电流（集电极电流），反馈极性与图（a）相同，故本电路是电流串联负反馈电路。 （2）为了分析问题方便，画出图(a) 、(b)的反馈网络分别如图（c）、(d)所示。 图(c)????????????????????? 图(d) 由于图(a)电路是电压负反馈，能稳定输出电压，即输出电压信号近似恒压源，内阻很小，计算反馈系数时，不起作用。由图（c）可知，反馈电压等于输出电压在电阻上的分压。即 故? 图(a)电路的反馈系数 ? 由图（d）可知反馈电压等于输出电流的分流在电阻上的压降。 故图(b)电路的反馈系数
【例5-2】在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。 （1）若从放大电路的输出回路有通路引回其输入回路，则说明电路引入了反馈。 （2）若放大电路的放大倍数为“＋”，则引入的反馈一定是正反馈，若放大电路的放大倍数为“?”，则引入的反馈一定是负反馈。 （3）直接耦合放大电路引入的反馈为直流反馈，阻容耦合放大电路引入的反馈为交流反馈。 （4）既然电压负反馈可以稳定输出电压，即负载上的电压，那么它也就稳定了负载电流。 （5）放大电路的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，说明电路引入了串联负反馈；净输入电流等于输入电流与反馈电流之差，说明电路引入了并联负反馈。 （6）将负反馈放大电路的反馈断开，就得到电路方框图中的基本放大电路。 （7）反馈网络是由影响反馈系数的所有的元件组成的网络。 （8）阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。 【相关知识】 反馈的有关概念，包括什么是反馈、直流反馈和交流反馈、电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈、负反馈放大电路的方框图、放大电路的稳定性 【解题思路】 正确理解反馈的相关概念，根据这些概念判断各题的正误。 【解题过程】 （1）通常，称将输出量引回并影响净输入量的电流通路为反馈通路。反馈是指输出量通过一定的方式“回授”，影响净输入量。因而只要输出回路与输入回路之间有反馈通路，就说明电路引入了反馈，而反馈通路不一定将放大电路的输出端和输入端相连接。例如，在下图所示反馈放大电路中，R2构成反馈通路，但它并没有把输出端和输入端连接起来。故本题说法正确。
电压、电流的反馈控制模式 现在的高频开关稳压电源主要有五种PWM反馈控制模式。电源的输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多需经过处理。针对不同的控制模式其处理方式也不同。下面以由VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，讲述五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、电路原理示意图、波形、特点及应用要｀氪，以利于选择应用及仿真建模研究。 （1）电压反馈控制模式 电压反馈控制模式是20世纪60年代后期高频开关稳压电源刚刚开始发展而采用的一种控制方法。该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界被广泛应用。如图1（a）所示为Buck降压斩波器的电压模式控制原理图。电压反馈控制模式只有一个电压反馈闭环，且采用的是脉冲宽度调制法，即将经电压误差放大器放大的慢变化的直流采样信号与恒定频率的三角波上斜坡信号相比较，经脉冲宽度调制得到一定宽度的脉冲控制信号，电路的各点波形如图1（a）所示。逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。电压反馈控制模式的优点如下。 ①PWM三角波幅值较大，脉冲宽度调节时具有较好的抗噪声裕量。 ②占空比调节不受限制。 ③对于多路输出电源而言，它们之间的交互调节特性较好。 ④单一反馈电压闭环的设计、调试比较容易。 ⑤对输出负载的变化有较好的响应调节。 电压反馈控制模式的缺点如下。 ①对输入电压的变化动态响应较慢。当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为主电路中的输出电容C及电感L有较大的相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，而输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。这两个延时滞后作用是动态响应慢的主要原因。 ②补偿网络设计本来就较为复杂，闭环增益随输入电压而变化的现象使其更为复杂。 ③输出端的LC滤波器给控制环增加了双极点，在补偿设计误差放大器时，需要将主极点低频衰减，或者增加一个零点进行补偿。 ④在控制磁芯饱和故障状态方面较为麻烦和复杂。 改善及加快电压模式控制动态响应速度的方法有两种：一种是增加电压误差放大器的带宽，以保证其具有一定的高频增益。但是这样容易受高频开关噪声干扰的影响，需要在主电路及反馈控制电路上采取措施进行抑制或同相位衰减平滑处理。另一种是采用电压前馈控制模式。电压前馈控制模式的原理图如图1（b）所示。用输入电压对电阻、电容（Rt、Ctt）充电，以产生具有可变化的上斜坡的三角波，并且用它取代传统电压反馈控制模式中振荡器产生的固定三角波。此时输入电压变化能立刻在脉冲宽度的变化上反映出来，因此该方法明显提高了由输入电压的变化引起的动态响应速度。在该方法中对输入电压的前馈控
各种负反馈的作用 1. 电压负反馈 电压负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电压的一部分（或全部）作为负反馈信号，也就说负反馈信号VF与输出电压VO成正比。 电压负反馈的特点是： 电压负反馈能够稳定放大器的输出信号电压。 由于电压负反馈元件是并联在放大器输出端与地之间的，所以能够降低放大器的输出电压 2. 电流负反馈 电流负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电流的一部分作为负反馈信号，换句话说：反馈信号VF与输出电流IO成正比。 电流负反馈的特点是： 电流负反馈能够定放大器的输出信号电流。 由于电压负反馈元件是串联在放大器输出回路中的，所以提高了放大器的输出电阻。 3. 串联负反馈 电压和电流负反馈都是针对放大器输出端而言的，指负反馈信号从放大器输出端的取出方式。串联和并联负反馈则是针对放大器输入端而言的，指负反馈信号加到放大器输入端的方式。 串联负反馈网络取出的负反馈信号VF，同放大器的输入信号Vi以串联形式加到放大器的输入回路中的，这样的负反馈称为串联负反馈。 串联负反馈的特点是： 串联负反馈右以降低放大器的电压放大倍数，稳定放大器的电压增益。 由于串联负反馈元件是串联在放大器输入回路中的，所以这种负反馈可以提高放大器的输入电阻。 4. 并联负反馈 并联负反馈是指负反馈网络取出的负反馈信号VF，同放大大器的输入信号Vi以并联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为并联负反馈。 并联负反馈的特点是： 并联负反馈降低放大器的电流放大倍数，稳定放大器的电流增益。 由于并联负反馈元件是与放大器输入电阻相并联的，所以这种负反馈降低了放大器的输入电阻。 5. 负反馈电路种类
DCDC电流反馈 电流模式最常见的方法就是采样Nmos管的正向压降，（或者用一个采样电阻和他串联），这个采样电压经过电流采样放大器后就得到电压斜坡，即电压越大，斜坡越大；电压越小，斜坡越小；（这个怎么有点类似于电压前馈的作用）。PWM比较器的另一个引脚接误差放大器的输出； 注意上面是一个锯齿波，因此从P管才电流，只有D的时间导通，所以是锯齿波不是三角波。另外还要在加上Vramp，这个会改变，电压变化的斜率。保持稳定。 当斜坡电压达到控制电压是，PWM比较器输出低电平；从而将上管关闭，进而减小上管导通的时间，从而减小电流流过的大小； 从这个上面的过程可以看到，这个过程中LC二阶网络不参与整个环路，因此电感L并不存在于二阶滤波网络中，就已发挥控制作用了。所以这个电流反馈的网络控制形式和电压反馈还是有区别的，特别是在电流环路中，没有了LC二阶的谐振点； 电感/开关管的斜坡电流和PWM比较器的输入电压斜坡成比例，因此电压和电流可以相互转换； 次谐波不稳定的发生条件：占空比接近或者大于50%，变换器工作在CCM模式，通常在最小输入电压时，尽力排除发生次谐波不稳定的可能性； 增益图中有个莫名的尖峰，这就是次谐波不稳定所导致的。这一点远大于穿越频率。 从电路上分析：那么需要引入的就是foundamentals of power eclectrics chapter 11.
那么之所以选择上面的电流模式分解， 第一步是说明在电流连续模式，且稳定的模式下，是怎么的情况，得到斜率和占空比的关系；第二步是说明在电流连续的模式，且不稳定的模式下，是怎么情况，由于电流反馈是在电流不稳定有扰动的情况下，那么就是在第二种情况下，所以要求D小于0.5； 所以从这个地方可以看出来，如果在电压输输出高的情况下，比如1.6V的时候，可能出现 不稳定的情况，通常电压都是在低压的情况0.9，1.8v，一般不会出现这种情况。
开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up电路）原理 2007-09-29 13:28 the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。 基本电路图见图一。 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。 下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路 充电过程 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。
放电过程 如图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。 如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 一些补充 1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗
(含电感上). 1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之 十. 3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就多只并联....... 4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过1.5A,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付. 5 现成的芯片都没有集成上述那么大电流的管子,所以咱建议用土电路就够对付洋电路了. 以上是书本上没有直说的知识,但与书本知识可对照印证. 开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。既然如此，提高转换效率就要从三个方面着手：1.尽可能降低开关管导通时回路的阻抗，使电能尽可能多的转化为磁能；2.尽可能降低负载回路的阻抗，使磁能尽可能多的转化为电能，同时回路的损耗最低；3.尽可能降低控制电路的消耗，因为对于转换来说，控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的，不能转化为负载上的能量。
第六章反馈放大电路 第一节反馈的概念和分类 1. 反馈的基本概念 2. 负反馈放大电路的类型 1.1 反馈的基本概念基本概念反馈是指把输出电压或输出电流的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的输入回路，以影响输入电量的过程。 1.2 反馈的基本类型反馈的分类： ( 1)反馈产生的途径：内部反馈和外部反馈。 2)反馈信号：直流反馈和交流反馈 反馈信号中只含有直流分量的称为直流反馈，反馈信号中只含有交流分量的称为交流反馈。 3)反馈的作用效果：负反馈与正反馈 反馈信号X F送回到输入回路与原输入信号X I 共同作用后，使净输入信号X ID比没有引入反馈时减小，有X ID=X I -X F, 称这种反馈为负反馈；另一种是使净输入信号X ID比没有引入反馈时增加了，有 X ID=X I- X F,称这种反馈为正反馈。 反馈极性的判定——瞬时极性法, 步骤： (1)首先在基本放大器输入端设定一个递增( 或递减) 的净输入信号, (2)在上述设定下, 推演出反馈信号的变化极性。 (3)判定在反馈信号的影响下, 净输入信号的变化极性。若该极性与前面设定的变化极性相反则为负反馈；若相同, 则为正反馈。 (4)反馈的信号取样的方式：电压反馈与电流反馈 (a) 电压反馈反馈信号是输出电压的一部分或全部，即反馈信号与输出电压成正比，称为电压反馈， (b) 电流反馈如果反馈信号是输出电流的一部分或全部，即反馈信号与输出电流成正比，称为电流反馈，。 (c) 判断是电压反馈还是电流反馈的方法判断是电压反馈还是电流反馈时，常用“输出短路法”，即假设负载短路 ( R L=0)，使输出电压 v o=0，看反馈信号是否还反馈信号还存在。若存在，则说明反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈；若反馈信号不存在了，则说明反馈信号不是与输出电压成比例，而是和输出电流成比例，是电流反馈。 判定方法之二——按电路结构判定：在交流通路中, 若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上, 则为电压反馈；否则是电流反馈。
图一 boost升压电路,开关直流升压电路（即所谓的boost或者step-up电路）原理2007-09-29 13:28the boost converter,或者叫step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。基本电路图见图一。 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路 充电过程 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率
线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程 图三 如图三，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。 如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 一些补充：AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上). 1 电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.
课程设计说明书 课程名称：电力电子课程设计 设计题目：Boost电路的建模与仿真专业：自动化 班级：自091 学号： 0902100202 姓名：张凯强 指导教师：陆益民 广西大学电气工程学院 二○一一年十二月
1．题目 一个Boost变换器的设计 2．任务 设计一个Boost变换器，已知V1=48V±10%，V2=72V，I0=0～1A。要求如下： 1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1，写出参数选取原则和计算公式； 2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（2）V2与IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标）；（3）对V2与IO进行纹波分析；（4）改变R1，观察V2与IO的相图变化。 3）课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。
一、原理分析 分充电和放电两个部分来说明（假设MOS 管断开很久，所有元件都处在理想状态）： 充电过程 在充电过程中，开关闭合（MOS 管导通），等效电路如图二，开关（MOS 管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。 放电过程如图，这是当开关断开（MOS 管截止）时的等效电路。当开关断开（MOS 管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 U ()o t +- + - U ()o t +-+ -
各种负反馈电路的作 用
各种负反馈的作用 1. 电压负反馈 电压负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电压的一部分（或全部）作为负反馈信号，也就说负反馈信号VF与输出电压VO成正比。 电压负反馈的特点是： 电压负反馈能够稳定放大器的输出信号电压。 由于电压负反馈元件是并联在放大器输出端与地之间的，所以能够降低放大器的输出电压 2. 电流负反馈 电流负反馈是指从放大器输出端取出输出信号电流的一部分作为负反馈信号，换句话说：反馈信号VF与输出电流IO成正比。 电流负反馈的特点是： 电流负反馈能够定放大器的输出信号电流。 由于电压负反馈元件是串联在放大器输出回路中的，所以提高了放大器的输出电阻。3. 串联负反馈
电压和电流负反馈都是针对放大器输出端而言的，指负反馈信号从放大器输出端的取出方式。串联和并联负反馈则是针对放大器输入端而言的，指负反馈信号加到放大器输入端的方式。 串联负反馈网络取出的负反馈信号VF，同放大器的输入信号Vi以串联形式加到放大器的输入回路中的，这样的负反馈称为串联负反馈。 串联负反馈的特点是： 串联负反馈右以降低放大器的电压放大倍数，稳定放大器的电压增益。 由于串联负反馈元件是串联在放大器输入回路中的，所以这种负反馈可以提高放大器的输入电阻。 4. 并联负反馈 并联负反馈是指负反馈网络取出的负反馈信号VF，同放大大器的输入信号Vi以并联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为并联负反馈。 并联负反馈的特点是： 并联负反馈降低放大器的电流放大倍数，稳定放大器的电流增益。 由于并联负反馈元件是与放大器输入电阻相并联的，所以这种负反馈降低了放大器的输入电阻。 5. 负反馈电路种类
电气与电子信息工程学院 《电力电子装置设计与制作》 课程设计报告 名称：开关直流升压电源(BOOST)设计专业名称：电气工程及其自动化 班级： 13级电气工程及其自动化（专升本）班学号： 姓名： 指导教师：南光群张智泉 设计时间：2014年11月24日——12月5日 设计地点：K2-306及K2-414实验室
开关电源装置设计与制作报告成绩评定表 指导教师签字：
《电力电子装置设计与制作》课程设计任务书 2014～2015学年第一学期 学生姓名：专业班级：13级电气工程及其自动化（专升本）班指导教师：张智泉南光群工作部门：电气与电子信息工程学院 一、课程设计题目：电力电子装置设计与制作 二、课程设计内容 根据题目选择合适的输入输出电压进行电路设计，在Protel或OrCAD软件上进行原理图绘制；满足设计要求后，再进行硬件制作和调试。如实验结果不满足要求，则修改设计，直到满足要求为止。 设计题目选： 题目二：开关直流升压电源(BOOST)设计 主要技术指标： 1）输入交流电压220V（可省略此环节）。 2）输入直流电压在8-18V之间。 3）输出直流电压10-25V，输出电压相对变化量小于2%。 4）输出电流1A。 5）采用脉宽调制PWM电路控制。
三、进度安排 四、基本要求 1、独立设计原理图各部分电路的设计； 2、制作硬件实物，演示设计与调试的结果。 3、写出课程设计报告。内容包括电路图、工作原理、实际测量波形、调试分析、测量精度、结论和体会。 4、写出设计报告：不少于3000字，统一复印封面并用Ａ4纸写出报告。 ○1封面、课程设计任务书 ○2摘要，关键词（中英文） ○3方案选择，方案论证 ○4系统功能及原理。（系统组成框图、电路原理图） ○5各模块的功能，原理，器件选择 ○6实验结果以及分析 ○7设计小结 ○8附录---参考文献
Boost电路的结构及工作原理_Boost的应用电路 Boost电路定义Boost升压电路的英文名称为theboostconverter，或者叫step-upconverter，是一种开关直流升压电路，它能够将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流直流变换器（DC/DCConverter）。 直流直流变换器通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比改变输出电压平均值。 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，那么电容电压等于输入电压。 开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，成为升压电感。 Boost电路结构下面以UC3842的Boost电路为例介绍Boost电路的结构。 图中输入电压Vi=16~20V，既供给芯片，又供给升压变换。 开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。 当开关管导通时，电感以Vi/L的速度充电，把能量储存在L中。当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管D把储存的电能以（V o-Vi）/L的速度释放到输出电容器C2中。输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少通过电感电流的峰值来控制。整个稳压过程由二个闭环来控制，即： 闭环1输出电压通过取样后反馈给误差放大器，用于同放大器内部的2.5V基准电压比较后产生误差电压，误差放大器控制由于负载变化造成的输出电压的变化。 闭环2Rs为开关管源极到公共端间的电流检测电阻，开关管导通期间流经电感L的电流在Rs上产生的电压送至PwM比较器同相输入端，与误差电压进行比较后控制调制脉冲的脉宽，从而保持稳定的输出电压。误差信号实际控制着峰值电感电流。 Boost电路的工作原理Boost电路的工作原理分为充电和放电两个部分来说明。 充电过程
电力电子技术课程设计课题：60W boost电路的设计 班级电气学号 姓名 专业电气工程及其自动化 系别电子与电气工程学院 指导教师陈万 2015年6月
目录 一、总体设计思路 (3) 1.1设计的目的 (3) 1.2实现方案 (3) 二、直流稳压电源设计 (4) 2.1电源设计基本原理 (4) 2.2稳压电源总电路设计 (6) 三、boost主电路设计 (8) 3.1boost电路工作原原理 (8) 四、控制电路设计......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1PWM控制芯片SG3525 ............................................................. 错误！未定义书签。 4.2控制电路原理............................................................................. 错误！未定义书签。 五、驱动电路设计......................................................................................... 错误！未定义书签。 5.1IGBT对驱动电路的影响 (14) 5.2驱动电路基本原理 (14) 六、结论 (16) 七、心得体会 (16) 八、附录
一、 总体设计思路 1.1 设计目的 升压斩波电路是最基本的斩波电路之一，利用升压斩波电路可以实现对直流的升压变化。所以，升压斩波电路也可以认为是直流升压变压器，升压斩波电路的应用主要是以Boost 变换器实现的。升压斩波电路的典型应用有：一、直流电动机传动，二、单相功率因数校正（Power Factor Correction PFC ）电路，三、交直流电源。直流升压斩波电路的应用非常广泛，原理相对比较简单，易于实现，但是，设计一个性能较好变压范围大的Boost 变换器并非易事，本设计的目的也就在于寻求一种性能较高的斩波变换方式和驱动与保护装置。 1.2 实现方案 本设计主要分为五个部分：一、直流稳压电源（整流电路）设计，二、Boost 变换器主电路设计，三、控制电路设计，四、驱动电路设计，五、保护电路设计。 直流稳压电源的设计相对比较简单，应用基本的整流知识，该部分并非本设计的重点，本设计的重点在于主电路的设计，主电路一般由电感、电容、电力二极管、和全控型器件IGBT 组成，主电路的负载通常为直流电动机，控制电路主要是实现对IGBT 的控制，从而实现直流变压。主电路是通过PWM 方式来控制IGBT 的通断,使用脉冲调制器SG3525来产生PWM 的控制信号。设计主电路的输出电压为75V ，本设计采用闭环负反馈控制系统，将输出电压反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM 信号，达到负反馈稳定控制的目的。 L D C R V L i i u o u + - +- O t g u O t L i max L i min L i T on t 图1-1 原理框图 二、直流稳压电源设计 2.1电源设计基本原理 在电子电路及设备中一般都需要稳定的直流电源供电。这次设计的直流电源
一种实用的BOOST电路 0 引言 在实际应用中经常会涉及到升压电路的设计，对于较大的功率输出，如70W以上的DC ／DC升压电路，由于专用升压芯片内部开关管的限制，难于做到大功率升压变换，而且芯片的价格昂贵，在实际应用时受到很大限制。考虑到Boost升压结构外接开关管选择余地很大，选择合适的控制芯片，便可设计出大功率输出的DC／DC升压电路。 UC3S42是一种电流型脉宽调制电源芯片，价格低廉，广泛应用于电子信息设备的电源电路设计，常用作隔离回扫式开关电源的控制电路，根据UC3842的功能特点，结合Boos t拓扑结构，完全可设计成电流型控制的升压DC／DC电路，且外接元器件少，控制灵活，成本低，输出功率容易做到100W以上，具有其他专用芯片难以实现的功能。 1 UC3842芯片的特点 UC3842工作电压为16~30V，工作电流约15mA。芯片内有一个频率可设置的振荡器；一个能够源出和吸入大电流的图腾式输出结构，特别适用于MoSFET的驱动；一个固定温度补偿的基准电压和高增益误差放大器、电流传感器；具有锁存功能的逻辑电路和能提供逐个脉冲限流控制的PWM比较器，最大占空比可达100％。另外，具有内部保护功能，如滞后式欠压锁定、可控制的输出死区时间等。 由UC3842设计的DC／DC升压电路属于电流型控制，电路中直接用误差信号控制电感峰值电流，然后间接地控制PWM脉冲宽度。这种电流型控制电路的主要特点是： 1)输入电压的变化引起电感电流斜坡的变化，电感电流自动调整而不需要误差放大器输出变化，改善了瞬态电压调整率； 2)电流型控制检测电感电流和开关电流，并在逐个脉冲的基础上同误差放大器的输出比较，控制PWM脉宽，由于电感电流随误差信号的变化而变化，从而更容易设置控制环路，改善了线性调整率； 3)简化了限流电路，在保证电源工作可靠性的同时，电流限制使电感和开关管更有效地工作； 4)电流型控制电路中需要对电感电流的斜坡进行补偿，因为，平均电感电流大小是决定输出大小的因素，在占空比不同的情况下，峰值电感电流的变化不能与平均电感电流变化相对应，特别是占空比，50％的不稳定性，存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差，即使占空比<50％，也可能发生高频次谐波振荡，因而需要斜坡补偿，使峰值电感电流与平均电感电流变化相一致，但是，同步不失真的斜坡补偿技术实现上有一定的难度。
基于UC3854的BOOST 电路PFC 变换器的设计 1. 设计指标 输入电压：200VAC ～250VAC 输入频率：50Hz 输出直流电压：400V 输出功率：500W 功率因数：>98% 输入电流THD ：<5% 2. 开关频率 综合考虑效率和变换器体积，选取开关频率为100KHz 。 原理图 3. 电感 电感值大小决定了输入端高频纹波电流总量，可以根据计算出的电流纹波总量ΔI 来选择电感值。 电感值的确定从输入正弦电流的峰值开始，而最大的峰值电流出现在最小电网电压的峰值处： ()(min) 2line pk in P I V = 由上式可知，此时的最大峰值电流为3.54A 。 通常选择电感中的峰-峰值纹波电流为最大峰值电流的20%左右，故有ΔI=707mA 。
电感值根据最低输入电压时半个正弦波顶部的峰点的电流来选择，此 时 200282.8,100in S V V f KHz === 根据此处电压和开关频率的占空比来选择： o in o V V D V -= in s V D L f I ?=?? 由上式可得L =1.17mH ，取L =1.2mH 。 4. 输出电容 涉及输出电容的选择因数有开关频率纹波电流、2次纹波电流、直流输出电压、输出纹波电压和维持时间等。在本例中，电容的选择主要考虑维持时间。维持时间是在电源关闭以后，输出电压任然能保持在规定围的时间长度，去典型值为15~50ms 。可根据以下公式确定（能量守恒）： 22 0(min) 2o o P t C V V ???= - 式中，取Δt=64ms ，V o （min ）=300V 。，可得C o =914uF ，可以选取915uF 的电解电容。 5. 电感电流检测 采用在变换器到地之间使用一检测电阻。一般选择压降为1V 左右的检测电阻，此处选择0.25Ω的电阻作为R S ,在最坏的情况下（峰值电流达到原值1.25倍），4.4A 的峰值电流将会产生最大1.1V 的压降。 6. 峰值电流限制 UC3854的峰值限制功能，在电感电流的瞬时值电流超过最大值，即2管脚低于低电平时被激活，将开关断开。电流限制值有基准电压初一电流检测电阻的分压来设置： 1 2RS PK PK REF V R R V = 式中，R PK1和R PK2是分压电阻；V REF 值为7.5V ；V RS 是检测电阻R S 上的电压值。通过R PK2的电流大约为1mA ，由上可知峰值电流限制在4.4A ，R PK1取10k Ω，R PK2取1.5k Ω。 7. 前馈电压信号 V FF 是输入到平方器电路的电压，UC3854平方器电路通常在1.4V~4.5V 的围工作。UC3854 有一个钳位电路，即使输入超过该值，都将前馈电压的有效值限制在4.5 前馈输入电压分压器有3个电阻R FF1、R FF2、R FF3，及两个电容C FF1、C FF2。因此它能进行两级滤波并提供分压输出。分压器和电容形成一个二阶低通滤波器，所以其直流输出是和正弦半波的平均值成正比。 前馈电压V FF 分压器有两个直流条件需要满足。在高输入电网电压下，前馈电压应不高于4.5V ，当达到或超过此值时，前馈电压被钳制而失去前馈功能。在低输入电网电压时，应设置分压器使前馈电压等于1.414V ，如果不到1.414V 部限流器将使乘法器输出保持恒定。 选取分压电阻R FF1为900k Ω，R FF2为92.14k Ω，R FF3为7.86k Ω。当输入电压为AC250V 的时候，直流电压平均值为225V ，此时V FF 为1.77V ；当输入电压为AC200V 的时候，直流电压平均值为160V ，此时V FF 为1.41V 。 8. 乘法器的设置 乘法器、除法器是功率因素校正器的核心。乘法器的输出调节电流环用以控制输入电流功率因素提高。因此此乘法器的输出是个表达输入电流的信号。