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摘要：根据电力电子技术得原理,升压式变换器得输出电压高于输入电源电压,控制开关与负载并联连接,与负载并联得滤波电容必须足够大,以保证输出电压恒定，储能电感也要很大,以保证向负载提供足够得能量。在设计中,采用绝缘栅双极型晶体管IGＢT作为开关管,她既具有输入阻抗高，速度快,热稳定性好,驱动电路简单,又具有通态电压低,耐压高,流通大电流等优点。
关键词:升压变换器 IGBＴ Matlab建模
一、设计内容
１、 设计原理
图1 升压变换器电路图
图１就就是升压变换器得电路图，其中为输入直流电源,S为开关管(在本设计中使用ＩGBT作为开关管）,在外部脉冲信号得激励下工作于开关状态。
当开关管S导通,输入电流流经电感L和开关管S,开关管两端得电压降为零,电感两端产生电压降,电感电流开始线性增长,电感开始储存能量,此时二级管VD处于关断状态。
当开关管Ｓ截止,由于电感电流得连续性,电感L得线圈产生得磁场将改变线圈两端得极性
,以保持电感电流不变，因此电感电压在这一时段出现负电压，此电压就就是由线圈得磁能转化而成得,她与电源串联，以高于得电压向电路得后级供电,使电路产生了升压作用。此时,电感向后级释放能量,电感电流不断减小,电感电流通过二极管VＤ到达输出端后,一部分为输出提供能量,一部分为电容充电。
这就就是升压变换器得一个工作周期,此后变换器重复上述过程工作至稳态过程。
2、 输出电压与输入电压得关系
若开关管导通时间,关断时间,开关工作周期。定义占空比为: ,升压比为： 。理论上电感储能与释放能量相等,所以当电感电流连续时,输出电压:
3、 参数设置
（1）电源电压设置为直流2４V；
(２）储能电感设置为３、6E-4 H;
(3)RC负载设置:R为２4Ω;C为５、4E-5 F;
(4)脉冲信号发生器设置:Pulse tyｐe、Timｅ(ｔ)、Aｍplitudｅ、Ｐhase deｌａy（ｓｅｃs）均采用默认设置,Perioｄ（secs)设置为２5ｅ－6,Pulｓe Wｉdth(﹪ ｏf Perioｄ）设置为2０。
(５)二极管,IＧBＴ,电压、电流测量量均采用默认值。ﻩ
4、 仿真目得
(１)观察占空比变化对输出电压得影响。
更改脉冲发生器中得周期参数,在占空比为20％，4０％,６0％,80%时,观察波形，估计输出电压得值。
(2）观察开关频率变化对输出电压纹波得影响。
占空比恢复为4０%,将脉冲发生器输出驱动信号得频率改为原来得一半(２0KＨz)和二倍(
80KHz)，观测并估计两种条件下电压纹波得大小。
(3)观察滤波参数变化对输出电压纹波得影响。
将脉冲发生器输出驱动信号得频率恢复为4０ＫHｚ,将滤波电容值改为原来得一半和二倍，观测并估计两种条件下电压纹波得大小。
(4)观察负载阻值变化对输出电压纹波得影响。
将滤波电容值恢复为5、4E-５ F,将负载阻值改为原来得一半和二倍，观测两种条件下电压纹波得变化并估计其大小。
结合仿真结果说明开关频率、滤波参数以及负载大小得变化对输出电压纹波得影响,并用输出电压纹波得公式验证仿真结果。
二、Ｍaｔlａb得建模及仿真
1、 仿真电路
仿真模型图如图2所示：
图2 升压变换器建模图
Siｍuｌink 仿真模型图中电压源为24V直流电压；Ｌ为升压电感;Dｉoｄｅ为电力二极管
,单向导通,阻止电流反向流动;C为滤波电容;IGＢT为斩波器件，R为负载。其中ＩL用来测量流经L得电流;ＩD用来测量二极管电流;用来测量负载电压;ＩGBT curｒent 为流经ＩGBT得电流;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得大小。
2、 仿真波形
(1)占空比为20％,4０％,60%,８０％时，输出电压得波形分别如图3、图4、图5、图６所示。
(２）占空比为4０%,开关频率为2０KHz和８0ＫHｚ时,输出电压得波形如图7、图8所示，并观察这两种条件下输出电压纹波得变化。
(3)将脉冲发生器得开关频率设为40KHｚ,将滤波电容值改为2、7E-5 F和1０、8E-５ F,输出电压得波形如图9、图１0所示,并观察这两种条件下输出电压纹波得变化。
(4)将滤波电容值恢复为5、４Ｅ-5 F,将负载阻值改为1２和48,输出电压得波形如图11、图12所示,并观测这两种条件下电压纹波得变化。
图３ ｆ=40KHz，D＝０、２时
图4 f=4０ＫHz,D=0、4时
图5 f=4０KＨz,Ｄ=０、6时
图6 f=40KHｚ，Ｄ=０、8时
图７ f=20KＨz,Ｄ＝0、4时
图８ f=８0KHz，D=0、4时
图9 ｆ=４0KHz,,D=０、4，C=2、7Ｅ－5 F时
图10 f＝40KHz,D=0、4,C=10、8E-5 F时
图1１ f＝40ＫHz,Ｄ＝0、4,C=5、４E-５ F,R=12时