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电压控制型Boost变换器系统的分析与设计

郭俊锋  
【摘要】: 以DC-DC变换器为核心的开关电源已经深入应用到电子产品领域。为了满足便携式电子产品的输入电压的要求,Boost DC-DC变换器电路拓扑已成为典型的选择,因此研究Boost DC-DC变换器系统的分析和设计方案具有重要的意义。 本文首先以Boost DC-DC变换器为研究对象,对其基本原理、结构、特点进行了深入的研究,详细分析了工作在CCM模式下主电路元件的电应力,在输入电压和负载电阻变化的动态范围内得到了最坏工况的应力点;通过Maple软件仿真验证了其结论的正确性。 其次采用状态空间平均法对主电路进行线性化,得到变换器控制占空比到输出的传输函数;然后对电压控制型Boost DC-DC变换器系统组成进行分析,详细推导了开环传递函数,从小信号模型角度研究了系统特性。在此基础上,对电压控制型Boost DC-DC变换器系统在频域中进行稳定性分析,采用Bode图法对PID补偿网络进行详细的分析和设计,得到了III型双零点-双极点PID补偿网络,改进了系统的稳定性。 最后,给定Boost DC-DC变换器系统参数,用Saber软件对改进的电路进行仿真验证,仿真结果表明该方法达到了预期的稳定效果;根据设计方案完成了实验电路设计和制作,并对整个系统进行了测试和分析。测试结果表明,Boost DC-DC变换器系统的技术参数完全满足实际应用的要求,验证了设计方案的可行性。


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