1单周期控制Boost变换器的背景意义

随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC变换。Boost变换器作为直流电变成另一种固定电压的DC-DC变换器，在直流传动系统.、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛运用开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波能领域得到了广泛的应用。但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题：（1）系统损耗的问；（2）栅极电阻；（3）驱动电路实现过流过压保护的问题。[1]

直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点。直流斩波器(D.C. Chopper)又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器已被广泛使用，如直流电机之速度控制、交换式电源等。直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。 斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton（Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： Buck电路：降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。 Boost电路：升压斩波器，其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同Buck-Boost电路：降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相反，电感传输。 Cuk电路：降压或升压斩波器，其输出平均电压Uo大于或小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相反，电容传输。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

2单周期控制Boost变换器的工作原理

假设L和C值很大。V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。[2]

V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。

图1.1 Boost变换器主电路图

首先假设电感L值很大，电容C值也很大。当V-G为高电平时，Q1导通，12V电源向L充电，充电基本恒定为I1 ,同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值，记为Uo。设V处于通态的时间为Ton，此阶段电感L上积储的能量为EI1Ton。当V处于段态时E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量。设V处于段态的时间为Toff，则在此期间电感L释放的能量为(U-E)I1Toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积储的能量于释放的能量相等，即

式（1-1）

化简得