第一篇：boost電路設(shè)計介紹

BOOST電路設(shè)計介紹

0 引言

在實際應(yīng)用中經(jīng)常會涉及到升壓電路的設(shè)計，對于較大的功率輸出，如70W以上的DC／DC升壓電路，由于專用升壓芯片內(nèi)部開關(guān)管的限制，難于做到大功率升壓變換，而且芯片的價格昂貴，在實際應(yīng)用時受到很大限制?？紤]到Boost升壓結(jié)構(gòu)外接開關(guān)管選擇余地很大，選擇合適的控制芯片，便可設(shè)計出大功率輸出的DC／DC升壓電路。

UC3S42是一種電流型脈寬調(diào)制電源芯片，價格低廉，廣泛應(yīng)用于電子信息設(shè)備的電源電路設(shè)計，常用作隔離回掃式開關(guān)電源的控制電路，根據(jù)UC3842的功能特點(diǎn)，結(jié)合Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完全可設(shè)計成電流型控制的升壓DC／DC電路，且外接元器件少，控制靈活，成本低，輸出功率容易做到100W以上，具有其他專用芯片難以實現(xiàn)的功能。UC3842芯片的特點(diǎn)

UC3842工作電壓為16~30V，工作電流約15mA。芯片內(nèi)有一個頻率可設(shè)置的振蕩器；一個能夠源出和吸入大電流的圖騰式輸出結(jié)構(gòu)，特別適用于MoSFET的驅(qū)動；一個固定溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓和高增益誤差放大器、電流傳感器；具有鎖存功能的邏輯電路和能提供逐個脈沖限流控制的PWM比較器，最大占空比可達(dá)100％。另外，具有內(nèi)部保護(hù)功能，如滯后式欠壓鎖定、可控制的輸出死區(qū)時間等。

由UC3842設(shè)計的DC／DC升壓電路屬于電流型控制，電路中直接用誤差信號控制電感峰值電流，然后間接地控制PWM脈沖寬度。這種電流型控制電路的主要特點(diǎn)是：

1)輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率；

2)電流型控制檢測電感電流和開關(guān)電流，并在逐個脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放大器的輸出比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號的變化而變化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改善了線性調(diào)整率；

3)簡化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時，電流限制使電感和開關(guān)管更有效地工作；

4)電流型控制電路中需要對電感電流的斜坡進(jìn)行補(bǔ)償，因為，平均電感電流大小是決定輸出大小的因素，在占空比不同的情況下，峰值電感電流的變化不能與平均電感電流變化相對應(yīng)，特別是占空比，50％的不穩(wěn)定性，存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差，即使占空比<50％，也可能發(fā)生高頻次諧波振蕩，因而需要斜坡補(bǔ)償，使峰值電感電流與平均電感電流變化相一致，但是，同步不失真的斜坡補(bǔ)償技術(shù)實現(xiàn)上有一定的難度。2 Boost電路結(jié)構(gòu)及特性分析

2.1 由UC3842作為控制的Boost電路結(jié)構(gòu)

由UC3842控制的Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電路分別如圖1和圖2所示。

圖2中輸入電壓Vi=16~20V，既供給芯片，又供給升壓變換。開關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開閉，使電感L儲存能量并釋放能量。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，電感以V1／L的速度充電，把能量儲存在L中。當(dāng)開關(guān)截止時，L產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，通過二極管D把儲存的電能以(Vo-Vi)／L的速度釋放到輸出電容器C2中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少通過電感電流的峰值來控制。

整個穩(wěn)壓過程由二個閉環(huán)來控制，即

閉環(huán)1 輸出電壓通過取樣后反饋給誤差放大器，用于同放大器內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓，誤差放大器控制由于負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化。

閉環(huán)2 Rs為開關(guān)管源極到公共端間的電流檢測電阻，開關(guān)管導(dǎo)通期間流經(jīng)電感L的電流在Rs上產(chǎn)生的電壓送至PwM比較器同相輸入端，與誤差電壓進(jìn)行比較后控制調(diào)制脈沖的脈寬，從而保持穩(wěn)定的輸出電壓。誤差信號實際控制著峰值電感電流。2.2 Boost升壓結(jié)構(gòu)特性分析

Boost升壓電路，可以工作在電流斷續(xù)工作模式(DCM)和電流連續(xù)工作模式(CCM)。CCM工作模式適合大功率輸出電路，考慮到負(fù)載達(dá)到lO％以上時，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按CCM工作模式來進(jìn)行特性分析。

Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路基本波形如圖3所示。

ton時，開關(guān)管S為導(dǎo)通狀態(tài)，二極管D處于截止?fàn)顟B(tài)，流經(jīng)電感L和開關(guān)管的電流逐漸增大，電感L兩端的電壓為Vi，考慮到開關(guān)管S漏極對公共端的導(dǎo)通壓降Vs，即為Vi-Vs。ton時通過L的電流增加部分△ILon滿足式(1)。

式中：Vs為開關(guān)管導(dǎo)通時的壓降和電流取樣電阻Rs上的壓降之和，約0.6~0.9V。

toff時，開關(guān)管S截止，二極管D處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲存在電感L中的能量提供給輸出，流經(jīng)電感L和二極管D的電流處于減少狀態(tài)，設(shè)二極管D的正向電壓為Vf，toff時，電感L兩端的電壓為Vo+Vf-Vi，電流的減少部分△ILoff滿足式(2)。

式中：Vf為整流二極管正向壓降，快恢復(fù)二極管約0.8V，肖特基二極管約0.5V。

在電路穩(wěn)定狀態(tài)下，即從電流連續(xù)后到最大輸出時，△ILon=△ILoFf，由式(1)和(2)可得

如果忽略電感損耗，電感輸入功率等于輸出功率，即

由式(4)和式(5)得電感器平均電流

同時由式(1)得電感器電流紋波

式中：f為開關(guān)頻率。

為保證電流連續(xù)，電感電流應(yīng)滿足

考慮到式(6)、式(7)和式(8)，可得到滿足電流連續(xù)情況下的電感值為

另外，由Boost升壓電路結(jié)構(gòu)可知，開關(guān)管電流峰值Is(max)=二極管電流峰值Id(max)=電感器電流峰值ILP，樣機(jī)電路設(shè)計

樣機(jī)的電路圖如圖2所示，是基于UC3842控制的升壓式DC／DC變換器。電路的技術(shù)指標(biāo)為：輸入Vi=18V，輸出Vo=40V、Io=2A，頻率f≈49 kHz，輸出紋波噪聲1％。

根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，結(jié)合Boost電路結(jié)構(gòu)的定性分析，對圖2的樣機(jī)電路設(shè)計與關(guān)鍵參數(shù)的選擇進(jìn)行具體的說明。3.1 儲能電感L

根據(jù)輸入電壓和輸出電壓確定最大占空比。由式(4)得

當(dāng)輸出最大負(fù)載時至少應(yīng)滿足電路工作在CCM模式下，即必須滿足式(9)，同時考慮在10％額定負(fù)載以上電流連續(xù)的情況，實際設(shè)計時可以假設(shè)電路在額定輸出時，電感紋波電流為平均電流的20％~30％，因增加△IL可以減小電感L，但為不增加輸出紋波電壓而須增大輸出電容C2，取30％為平衡點(diǎn)，即

L可選用電感量為140~200μH且通過5A以上電流不會飽和的電感器。電感的設(shè)計包括磁芯材料、尺寸、型號選擇及繞組匝數(shù)計算、線徑選用等。電路工作時重要的是避免電感飽和、溫升過高。磁芯和線徑的選擇對電感性能和溫升影響很大，材質(zhì)好的磁芯如環(huán)形鐵粉磁芯，承受峰值電流能力較強(qiáng)，EMI低。而選用線徑大的導(dǎo)線繞制電感，能有效降低電感的溫升。3.2 輸出電壓取樣電阻R1、R2

因UC3842的腳2為誤差放大器反向輸入端，芯片內(nèi)正向輸入端為基準(zhǔn)2.5v，可知輸出電壓Vo=2.5(1+R1／R2)，根據(jù)輸出電壓可確定取樣電阻R1、R2的取值。

由于儲能電感的作用，在開關(guān)管開啟和關(guān)閉時會形成大的尖峰電流，在檢測電阻Rs上產(chǎn)生一個尖峰脈沖，為防止造成UC3842的誤動作，在Rs取樣點(diǎn)到UC3842的腳3間加入R、C濾波電路，R、C時間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時間。3.3 開關(guān)管S

開關(guān)管的電流峰值由式(10)得

Iv(max)=ILP=5.11A

開關(guān)管的耐壓由式(11)得

Vds(off)=Vo+Vf=40+0.8=40.8V

按20％的余量，可選用6A／50V以上的開關(guān)管。為使溫升較低，應(yīng)選用Rds較小的MOS開關(guān)管，要考慮的是通態(tài)電阻Rds會隨PN結(jié)溫度T1的升高而增大。圖4為實測開關(guān)管的開關(guān)電壓波形和電流瞬態(tài)波形圖。

3.4 輸出二極管D和輸出電容器C2

升壓電路中輸出二極管D必須承受和輸出電壓值相等的反向電壓，并傳導(dǎo)負(fù)載所需的最大電流。二極管的峰值電流Id(max)=ILP=5.11A，本電路可選用6A／50V以上的快恢復(fù)二極管，若采用正向壓降低的肖特基二極管，整個電路的效率將得到提高。

輸出電容C2的選定取決于對輸出紋波電壓的要求，紋波電壓與電容的等效串聯(lián)電阻ESR有關(guān)，電容器的容許紋波電流要大于電路中的紋波電流。

電容的ESR<△Vo/△IL=40x1％/1.33=O.3Ω。

另外，為滿足輸出紋波電壓相對值的要求，濾波電容量應(yīng)滿足

根據(jù)計算出的ESR值和容量值選擇電容器，由于低溫時ESR值增大，故應(yīng)按低溫下的ESR來選擇電容，因此，選用560μF／50V以上頻率特性好的電解電容可滿足要求。

3.5 外補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

UC3842誤差放大器的輸出端腳l與反相輸入端腳2之間外接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rf、Cf。Rf、Cf的取值取決于UC3842環(huán)路電壓增益、額定輸出電流和輸出電容，通過改變Rf、Cf的值可改變放大器閉環(huán)增益和頻響。為使環(huán)路得到最佳補(bǔ)償，可測試環(huán)路的穩(wěn)定度，測量Io脈動時輸出電壓Vo的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。

圖5為Cf選用0.0lμF和470pF時動態(tài)響應(yīng)控制波形的區(qū)別，上沖下降幅度和復(fù)位時間都有差別。

3.6 斜坡補(bǔ)償

在實用電路中，增加斜坡補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，一般有二種方法，一是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx至誤差放大器反相輸入端腳2，使誤差放大器輸出為斜坡狀，再與Rs上感應(yīng)的電壓比較。二是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx到電流感應(yīng)端腳3，將在Rs的感應(yīng)電壓上增加斜坡的斜率，再與平滑的誤差電壓進(jìn)行比較，作用是防止諧波振蕩現(xiàn)象，避免UC3842工作不穩(wěn)定，同時改善電流型控制開關(guān)電壓的噪聲特性。本文采用方法二。3.7 保護(hù)電路

當(dāng)UC3842的腳3電壓升高超過1V或腳1電壓降到1V以下，都可使PWM比較器輸出高電平，造成PWM鎖存器復(fù)位。根據(jù)UC3842關(guān)閉特性，可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護(hù)和過流保護(hù)。本電路中Rs上感應(yīng)出的峰值電流形成逐個脈沖限流電路，當(dāng)腳3達(dá)到1V時就會出現(xiàn)限流現(xiàn)象，所以，整個電路中的電感磁性元件和功率開關(guān)管不必設(shè)計較大的余量，就能保證穩(wěn)壓電路工作可靠，降低成本。4 結(jié)語

按以上原理和計算設(shè)計丁輸入18V，輸出40V的80W升壓DC／DC電路，整個電路調(diào)試容易，工作穩(wěn)定，可靠性高，效率達(dá)80％以上，特別是成本低，已應(yīng)用于實際設(shè)備中。另外，可根據(jù)具體的電路指標(biāo)要求，對電路靈活控制、變動，設(shè)計出其他的應(yīng)用電路。

第二篇：BOOST軟開關(guān)技術(shù)綜述

BOOST軟開關(guān)技術(shù)綜述

O

引言

近二十年來電力電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用到電力、冶金、化工、煤炭、通訊、家電等領(lǐng)域。多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電力網(wǎng)接口，經(jīng)典的整流器是一個由二極管或晶閘管組成的非線性電路，它會在電網(wǎng)中產(chǎn)生大量電流諧波和無功功率，污染電網(wǎng)，成為電力公害。在20世紀(jì)80年代中后期，開關(guān)電源有源功率因數(shù)校正技術(shù)引起了國內(nèi)外許多學(xué)者的重視，進(jìn)行了許多專題研究并取得了大量成果。

有源功率因數(shù)校正技術(shù)在整流器與濾波電容之間增加一個DC／DC開關(guān)變換器。在各種單相PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，Boost升壓型功率因數(shù)校正電路由于具有主電路結(jié)構(gòu)簡單，變換效率高，控制策略易實現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。高頻化可以減小有源功率因數(shù)校正電路的體積、重量，提高電路的功率密度。為了使電路能夠在高頻下高效率地運(yùn)行，有源功率因數(shù)校正電路的軟開關(guān)技術(shù)成為重要的研究方向。

本文對單相Boost有源功率因數(shù)校正電路軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分類，并對每一類型的電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作方式及工作特點(diǎn)做出了分析。

1.零電壓開關(guān)(ZVS)PWM功率因數(shù)校正電路

ZVS工作方式是指利用諧振現(xiàn)象及有關(guān)器件的箝位作用，使開關(guān)變換器中開關(guān)管的電壓在開啟或關(guān)斷過程中維持為零。

圖1電路為ZVS功率因數(shù)校正電路，也稱擴(kuò)展周期準(zhǔn)諧振功率因數(shù)校正電路。在輔助開關(guān)S1開通時，電感Lr抑制二極管Dr的反向恢復(fù)。電感Lr與電容Cf發(fā)生諧振至流過開關(guān)S1的電流降至輸入電流大小。開關(guān)S2導(dǎo)通后，電感Lr與電容Cf再次諧振至流過開關(guān)S1的電流為O，電容Cr兩端電壓為Vo,使開關(guān)S1、開關(guān)S2實現(xiàn)ZV—ZCS關(guān)斷。電路的不足之處是開關(guān)的電流應(yīng)力比較大。

.零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)PWM功率因數(shù)校正電路

在ZVT工作方式中，諧振網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c主電路是并聯(lián)的。零轉(zhuǎn)換PWM功率因數(shù)校正電路的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗很小，能實現(xiàn)零開關(guān)特性而不增大開關(guān)的電流或電壓應(yīng)力，適用于較高電壓和大功率的變換器。

圖2所示電路是傳統(tǒng)的ZVT電路。電感Lr與主開關(guān)S1寄生電容諧振使其寄生二極管導(dǎo)通，開關(guān)S1實現(xiàn)ZVS開通；同時，電感Lr抑制了二極管D1的反向恢復(fù)，二極管D2為電感Lr中的能量提供釋放回路。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于主開關(guān)ZVS開通，二極管D1的反向恢復(fù)得到抑制，電路結(jié)構(gòu)簡單；不足之處是輔助開關(guān)硬開通。

圖3所示是對傳統(tǒng)ZVT電路的改進(jìn)電路，其開關(guān)時序、豐開關(guān)的電壓、電流波形與圖2相同。改進(jìn)之處是在電感回路中串接二極管D3消除升壓二極管D1寄生電容與電感Lr寄生振蕩；在二極管D2兩端并接電容減小了開關(guān)S2的關(guān)斷損耗，可以提高電路的效率。電路的不足之處是改進(jìn)后電路的輔助開關(guān)仍為硬開通。

圖4所示電路主開關(guān)S1為ZVS開通，其開通過程與上面兩種電路稍有不同，當(dāng)諧振電感Lsn2與電容Csnl與開關(guān)S1寄生電容諧振至開關(guān)S1兩端電壓為零時，開關(guān)S1開通；Csnl與Csn2可改善開關(guān)S1、S2的關(guān)斷過程，減小關(guān)斷損耗；電感Lsn2抑制了二極管D的反向恢復(fù)．二極管Db、Dc為電感Lsn2提供能量釋放回路。

電路不足之處是輔助開關(guān)S2硬開通。

圖5電路對圖4所示電路進(jìn)行了改進(jìn)。如波形圖所示，主開關(guān)S1開通前，其寄生二極管已經(jīng)導(dǎo)通，開關(guān)S1實現(xiàn)ZVS開通；開關(guān)S1開通后，由于耦合電感的作用，促使流過Lx的電流迅速減小至接近零，輔助開關(guān)S2實現(xiàn)了ZCS關(guān)斷；電容Cr減小了電路的關(guān)斷損耗。

電路的不足之處是輔助開關(guān)S2硬開通，電路結(jié)構(gòu)與工作方式比較復(fù)雜。

圖6所示電路是對傳統(tǒng)ZVT電路的又一改進(jìn)電路。在主開關(guān)S1開通前，其寄生二極管已經(jīng)導(dǎo)通，開關(guān)S1可實現(xiàn)ZVS開通；開關(guān)S1開通后，由于耦合電感的作用，流過輔助開關(guān)S2的電流迅速下降至接近零，開關(guān)S2被擊穿二極管Ds鉗制在一個很低的電壓，開關(guān)S2實現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

電路的不足之處是輔助開關(guān)硬開通，電路的結(jié)構(gòu)與工作方式比較復(fù)雜。

圖7所示電路結(jié)構(gòu)與以上的ZVT結(jié)構(gòu)差別比較大。主開關(guān)S1關(guān)斷后，二極管D開通，電容Cc通過耦合電感N2放電．開關(guān)S2寄生二極管開通實現(xiàn)了ZVS開通；開關(guān)S2關(guān)斷后，開關(guān)S1寄生二極管開通實現(xiàn)了ZVS開通。同時，耦合電感N1抑制了二極管D的反向恢復(fù)，耦合電感N2則為N1中的能量提供了釋放回路。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個開關(guān)均為ZVS開通，二極管D的反向恢復(fù)得到抑制，電路結(jié)構(gòu)簡單。不足之處在于兩個開關(guān)均為硬開關(guān)關(guān)斷，輔助開關(guān)S2的電壓應(yīng)力較大。

圖8所示電路是一種新型ZVT有源功率因數(shù)校正電路。在輔助開關(guān)S2開通前，電容Cr兩端電壓為負(fù)，S2開通后，電感Lr與電容Cs、Cr發(fā)生諧振使主開關(guān)S1寄生二極管導(dǎo)通實現(xiàn)了ZVS開通；當(dāng)流過開關(guān)S1的電流由負(fù)變正時，電感Lr與電容Cb、Cr諧振，二極管D5導(dǎo)通，開關(guān)S2實現(xiàn)ZV—ZCS關(guān)斷。

電路優(yōu)點(diǎn)在于主開關(guān)S1實現(xiàn)了ZVS開通，輔助開關(guān)S2實現(xiàn)了ZV．ZCS關(guān)斷，二極管D1的反向恢復(fù)得到抑制，以上幾點(diǎn)都可以顯著提高電路效率。電路不足之處是輔助開關(guān)硬開通，主開關(guān)電流應(yīng)力比較大。

圖9所示電路結(jié)構(gòu)與電路的工作方式比較特殊。主開關(guān)S1關(guān)斷后，其寄生電容被恒流充電至輸出電壓Vo，為輔助開關(guān)S2提供ZV—ZCS關(guān)斷，此時二極管D。及D4導(dǎo)通；開關(guān)S2關(guān)斷后，電感L與開關(guān)S2寄生電容發(fā)生諧振至開關(guān)S2兩端電壓等于Vo，二極管D3導(dǎo)通；當(dāng)流過電感L的電流減少至零時，電感L與開關(guān)S1、S2的寄生電容諧振，諧振結(jié)束時，開關(guān)S1和S2兩端電壓與流過兩開關(guān)的電流均為零，開關(guān)S1和S2實現(xiàn)了ZV-ZCS開通。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)S1、S2實現(xiàn)ZV-ZCS開通，開關(guān)S1實現(xiàn)了ZVS關(guān)斷，二極管的反向恢復(fù)得到抑制，開關(guān)電壓電流應(yīng)力較小，電路結(jié)構(gòu)簡單。不足之處是電感L始終有電流流過，導(dǎo)致電流中環(huán)流較大，會增大通態(tài)損耗。

.零電流開關(guān)(ZCS)PWM功率因數(shù)校正電路

ZCS工作方式是指利用諧振現(xiàn)象及有關(guān)器件的箝位作用，使開關(guān)變換器中開關(guān)管電流在開啟或關(guān)斷過程中維持為零。

從圖10電路及波形圖可以看出，主開關(guān)S1首先開通，通過開關(guān)S1的電流逐漸增加至輸入電流值，此時二極管D1、D2關(guān)斷，電容Cr反向充電至Vo；輔助開關(guān)S2開通后，電容Cr與Lr2諧振，當(dāng)電容Cr兩端電壓降至零時，二極管D1導(dǎo)通，電容Cr與電感Lrl、Lr2諧振至開關(guān)S1、S2反并二極管開通，兩開關(guān)實現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于開關(guān)S1、S2均實現(xiàn)了ZCS關(guān)斷，兩個二極管的反向恢復(fù)得到抑制；不足之處是兩開關(guān)硬開通，電容Cr與電感Lr2電容Cr與電感Lr1、Lr2的諧振回路要通過輸出端，會增大輸出端的電壓波動。

圖11電路是對圖10電路進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的電路工作方式及波形與圖10電路基本一致。圖11的電路將二極管兩端并聯(lián)的電容改為與開關(guān)S2和電感Lr2并聯(lián)，這樣，諧振回路就不會包含輸出端，不會引起輸出端電壓的波動。其不足之處仍在于兩開關(guān)硬開關(guān)開通。

圖12電路與以上兩電路的最大區(qū)別在于實現(xiàn)了一個開關(guān)的ZVS開通。如波形圖所示，主開關(guān)S1開通，感Ls抑制了二極管D的反向恢復(fù)，電感Ls與電容Cr諧振，開關(guān)S2反并二極管開通，為開關(guān)S2提供ZVS開通；電容Cc與電感Ls繼續(xù)諧振，流過電容Cc的電流反向時，開關(guān)S1反并二極管開通，實現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是主開關(guān)S1實現(xiàn)了ZCS關(guān)斷，輔助開關(guān)S2實現(xiàn)了ZVS開通，因此，此電路又稱為ZV-ZCS電路。電路的不足之處在于輔助開關(guān)S2的硬關(guān)斷。

4.零電流轉(zhuǎn)換(ZCT)PWM功率因數(shù)校正電路

圖13電路為傳統(tǒng)的零電流轉(zhuǎn)換功率因數(shù)校正電路。如圖13所示，輔助開關(guān)S2開通時，電容Cr與電感Lr諧振，主開關(guān)S1反并二極管導(dǎo)通，實現(xiàn)ZCS關(guān)斷；開關(guān)S1反并二極管關(guān)斷后，開關(guān)S2關(guān)斷，二極管D1開通，為電感Lr提供能量釋放回路。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是實現(xiàn)了主開關(guān)S1的ZCS關(guān)斷，電路結(jié)構(gòu)簡單。不足之處是，輔助開關(guān)硬開關(guān)開通關(guān)斷，二極管的反向恢復(fù)沒有得到抑制，主開關(guān)電流應(yīng)力較大。

圖14電路對傳統(tǒng)的ZCT—PWM功率因數(shù)校正電路進(jìn)行了改進(jìn)。如圖14波形圖所示，開關(guān)S2開通時，電容Cr、電感Lr諧振，流過二極管D1的電流逐漸減小到零，其反向恢復(fù)得到抑制；諧振電流換向后，開關(guān)S2反并二極管導(dǎo)通，實現(xiàn)ZCS關(guān)斷；開關(guān)S2開通后，電容Cr與電感l(wèi)r諧振，開關(guān)S1反并二極管導(dǎo)通，實現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是實現(xiàn)了開關(guān)S1、S2的ZCS關(guān)斷，二極管的反向恢復(fù)得到抑制；不足之處是輔助開關(guān)在一個開關(guān)周期有兩次開關(guān)過程，電路工作方式中諧振較多，都會增大電路的損耗。

.有源箝位功率因數(shù)校正電路

在Boost

PFC變換器中，為了抑制二極管的反向恢復(fù)，在主開關(guān)和Boost二極管之間串聯(lián)一個諧振電感可以有效地抑制二極管的反向恢復(fù)，但是當(dāng)主開關(guān)關(guān)斷時，諧振電感會在開關(guān)上產(chǎn)生很大的電壓應(yīng)力，為了保證電路的安全運(yùn)行，需要有一個箝位電路來箝位電壓。

在圖15電路中，如波形圖所示，主開關(guān)Sl關(guān)斷后，兩端電壓逐漸上升至箝位電壓Vo+Vcc；輔助開關(guān)S2寄生二極管開通，電感Lr與電容Cc諧振，開關(guān)S2實現(xiàn)ZCS開通；開關(guān)S2關(guān)斷后，二極管Db開通，電感Lr與開關(guān)S1寄生電容諧振至開關(guān)S1寄生二極管開通，開關(guān)S1一實現(xiàn)ZVS開通。電路增加二極管Dc是為了消除二極管Db結(jié)電容與電感Lr的諧振。

電路的優(yōu)點(diǎn)是實現(xiàn)了，主開關(guān)與輔助開關(guān)的zvs開通，二極管Db的反向恢復(fù)得到抑制；不足之處是開關(guān)S1、S2都是硬關(guān)斷。

復(fù)合有源箝位功率因數(shù)校正電路對有源箝位功率因數(shù)校正電路的改進(jìn)主要體現(xiàn)在電路拓?fù)浜涂刂茣r序兩個方面：將二極管D2放在箝位電路外以消除二極管D2結(jié)電容與電感Lr的寄生振蕩；如圖16所示時序可以保證開關(guān)S1、S2與二極管D2在任一時刻只有兩個器件導(dǎo)通，另一個器件被箝位在Vo+Vcco主開關(guān)S1關(guān)斷后，電感Lr與開關(guān)S2寄生電容諧振使寄生二極管導(dǎo)通實現(xiàn)ZVS開通；開關(guān)S2關(guān)斷后，電感Lr與開關(guān)S1、S2寄生電容諧振使開關(guān)S1寄生二極管導(dǎo)通實現(xiàn)ZVS開通。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于兩個開關(guān)均實現(xiàn)了ZVS開通，二極管的反向恢復(fù)得到抑制，電路結(jié)構(gòu)簡單；不足之處是開關(guān)與二極管的電壓應(yīng)力較大。針對這一不足，提出了最小電壓復(fù)合有源箝位電路，如圖17所示，該電路將電感Lr與輔助開關(guān)S2位置進(jìn)行了交換，開關(guān)時序不變，這樣，開關(guān)S1、S2、二極管D2任兩者導(dǎo)通時，另一個被箝位在Voo。該電路波形與復(fù)合有源箝位功率因數(shù)校正電路相似，具有它的優(yōu)點(diǎn)。

6.帶有無損吸收電路的功率因數(shù)校正電路

6.l

無源無損吸收電路

在軟開關(guān)技術(shù)中，無源無損吸收電路不增加額外的有源器件，只是采用無源元件來抑制二極管的反向恢復(fù)，并且減小了開關(guān)器件的開通和關(guān)斷損耗，因此具有電路成本低，控制簡單等優(yōu)點(diǎn)。

在圖18電路中，開關(guān)S斷開后其兩端電壓逐漸被充電至Vo時，二極管Do、Dc開通，流過二極管Dr的電流逐漸增加，流過二極管Do、的電流逐漸減小至二極管Doj關(guān)斷，當(dāng)開關(guān)S再次開通時，二極管的反向恢復(fù)不會影響開關(guān)損耗的增大。

圖18電路采用耦合電感使二極管反向恢復(fù)影響不到開關(guān)的開通，圖19電路則是利用電感抑制二極管的反向恢復(fù)對開關(guān)開通過程的影響，冉利用無源器件將電感中能量釋放。

此電路的不足之處在于電路結(jié)構(gòu)和工作過程都比較復(fù)雜。

6.2

有源無損吸收電路

圖20電路抑制二極管反向恢復(fù)采用在電路中加入電感，再將電感中的能量釋放的方式。如圖20所示，主開關(guān)S1首先導(dǎo)通，電感Ls抑制了二極管D的反向恢復(fù)，電感Ls與開關(guān)S2寄生電容發(fā)生諧振使其放電至開關(guān)寄生二極管導(dǎo)通，開關(guān)S2實現(xiàn)ZVS開通。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)簡單，能有效抑制二極管的反向恢復(fù)，輔助開關(guān)實現(xiàn)ZVS開通。

結(jié)語

綜上所述，各種類型的軟開關(guān)功率因數(shù)校正電路具有能夠抑制二極管反向恢復(fù)，實現(xiàn)開關(guān)管的軟開通或軟關(guān)斷，減少變換器的損耗，進(jìn)而可以提高開關(guān)頻率，減少磁性元件的體積和重量，提高變換器的功率密度。

僅供參考

第三篇：電路設(shè)計自薦書

我是四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院、即將畢業(yè)于2009年6月的學(xué)生。所學(xué)的專業(yè)是；應(yīng)用電子技術(shù)。我仰慕貴單位重知識，重視 人才 之名，希望能成為貴單位的一員，為單位的事業(yè)發(fā)展盡我全力。

本人在校學(xué)習(xí)刻苦，成績優(yōu)秀，通過在校學(xué)習(xí)，掌握了良好的專業(yè)知識，和理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了各項知識技能。

我有一定的工作經(jīng)驗，在校外，我經(jīng)常參加學(xué)校的三下鄉(xiāng)活動，上門免費(fèi)維修家電，在校內(nèi)，組織電子協(xié)會成員進(jìn)行電子設(shè)計比賽，活動也是搞得有聲有色。

我的性格開朗、熱情誠實、能夠吃苦耐勞、有責(zé)任感、有團(tuán)結(jié)精神，人際關(guān)系好。

我的酷好是；電路設(shè)計，我能獨(dú)立完成從：電路原理圖設(shè)計 pCB布線電路設(shè)計 制作電路版的全過程 安裝電路版 調(diào)試電路等全過程。我在校期間，我還設(shè)計了一些電子成品如：150W三分頻功放、無線話筒、人體紅外感應(yīng)燈等。效果很好。

我初涉世事，某些方面還不成熟，但我正視自己的不足，我將在今后實踐中虛心學(xué)習(xí)，不斷專研，積累工作經(jīng)驗，提高工作能力，完善充實自己，我期望能有一片揚(yáng)我所長的天地，我將奉獻(xiàn)我的智慧和汗水。

第四篇：電路設(shè)計心得體會

學(xué)習(xí)使用Protel 99電路設(shè)計軟件心得體會

通過這兩天的計算機(jī)電路輔助設(shè)計實習(xí)，對Protel 99有了一個比較全面地了解并掌握了一些基本的繪制和編輯電路原理圖方法、技巧，并能處理一些常見問題。在對protel軟件的學(xué)習(xí)中，我有不少心得體會，下面我就談一下我的學(xué)習(xí)體會。

1.對學(xué)習(xí)使用Protel 99電路設(shè)計軟件有了比較初步認(rèn)識，文無論是檔組織結(jié)構(gòu)、文件管理、還是工作界面管理，這幫助了我更好更快的熟練的掌握 Protel 99電路設(shè)計的使用方法和操作過程。

2.設(shè)計電路原理圖

電路原理圖的設(shè)計是整個電路設(shè)計的基礎(chǔ)，因此電路原理圖要設(shè)計好，以免影響后面 的設(shè)計工作。電路原理圖的設(shè)計一般有如下步驟：

(1)設(shè)置原理圖設(shè)計環(huán)境；(2)放置元件；(3)原理圖布線；(4)編輯和調(diào)整；(5)檢查原理圖；(6)生成網(wǎng)絡(luò)表。

1)設(shè)計圖紙大小

首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，設(shè)置合 適的圖紙大小是設(shè)計好原理圖的第一步，確定整個電路圖的總體布局。

2）設(shè)置protel 99 se/Schematic設(shè)計環(huán)境

包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值，并在電路圖中 明地址和類別，對原理圖有比較詳盡的注解。

3）

放置好元器件并連線

用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫里取出放置到圖紙上，并對放置零件的序號、零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等工作根據(jù)實際電路的需要，然后用元件管理器的Place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。

利用protel 99 se/Schematic提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一個完整的原理圖調(diào)整一些元件的位置，把某些元件進(jìn)行水平或垂直排列，并用鼠標(biāo)拖動元件來調(diào)整好元件間的距離，也可在編輯元件時用鼠標(biāo)左鍵雙擊元件，這時會彈出關(guān)于元件屬性的對話框，可以修改其中的選項，從而對元件進(jìn)行必要的編輯，還可以使用Edit/Move子菜單中的各命令來實現(xiàn)。放置輸入輸出端口。執(zhí)行菜單命令Place/Port或從Wiring Tools工具條中選取放置輸入輸出端口命令，在合適位置放置好，并與相應(yīng)電氣點(diǎn)連接好。

4）

調(diào)整線路

將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，使得原理圖更加美觀

3.隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路設(shè)計越來越復(fù)雜，手工設(shè)計越來越難以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要，Protel 99 SE以其強(qiáng)大的功能、快捷實用的操作界面及良好的開放性，為設(shè)計者提供了現(xiàn)代電子設(shè)計手段，使設(shè)計者能快捷、準(zhǔn)確地設(shè)計出滿意的電路原理圖和印刷電路板，不愧是從事電路設(shè)計的一個良好的工具。

第五篇：水塔自動控制電路設(shè)計（范文模版）

水塔自動控制電路設(shè)計

一，緒論

現(xiàn)今社會，自動化裝置無所不在，在控制技術(shù)需求的推動下，控制理論本身也取得了顯著的進(jìn)步。水塔水位的監(jiān)測和控制，再也不需要人工進(jìn)行操作。實踐證明，自動化操作，具有不可替代的應(yīng)用價值。水塔水位自動控制器，具有適應(yīng)各種液體液位的檢測和控制的功能，設(shè)計中分析了利弊，考慮了各種液體的阻值大小，是可以投入實際生產(chǎn)的產(chǎn)品。本文實現(xiàn)了在惡劣的條件下能自動調(diào)節(jié)水位高低、手動解除報警裝置、檢測探頭好壞的水塔水位控制器.同時,通過調(diào)節(jié)電位器中的阻值,該控制器能夠適應(yīng)多種液體液位的檢測。

二，系統(tǒng)方案

水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn)，而自動控制原理，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過多次實驗證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置，水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測水位，水位低于下限B點(diǎn)水位時，水泵抽水，水位達(dá)到最高水位線D時，水泵停止抽水，水位降低到最低水位線B以下時，恢復(fù)運(yùn)行抽水，從而實現(xiàn)自動控制。

該系統(tǒng)采用分立元件電路實現(xiàn)了水塔水位的自動控制，設(shè)計出一種低成本、高實用價值的水塔水位控制器。采用分立的電路實現(xiàn)超高、低水位處理，自動控制電機(jī)電路。它能自動完成上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲存的理想設(shè)備。

三，系統(tǒng)設(shè)計

① 設(shè)計分析

水塔水位自動控制系統(tǒng)主要完成的功能是對水塔水位的自動控制及檢測.本文擬通過4 個探頭對水塔水位進(jìn)行采樣,分析采集的水位信號,控制電機(jī)水泵的開啟、停止,實現(xiàn)水位的調(diào)節(jié).4 個探頭分別用B、C、D、E 表示,放置在水塔中,如圖1 所示.4 個探頭采集的水位信號通過T TL 電路判斷輸出,可以判斷水塔內(nèi)水位的高度.水位允許在已設(shè)置的上、下水位范圍內(nèi)變化.即水位高度正常情況應(yīng)控制在C、D 之間,如圖1(a);當(dāng)水位低于C 點(diǎn)、高于B 點(diǎn)時,電機(jī)啟動,帶動水泵工作,進(jìn)水閥門打開,水塔內(nèi)處于進(jìn)水狀態(tài),如圖1(b);當(dāng)水位高于D 點(diǎn)時、低于E 點(diǎn)時,電機(jī)關(guān)閉,水泵停止工作,關(guān)閉進(jìn)水閥門,水塔內(nèi)處于停進(jìn)狀態(tài),如圖1(c);當(dāng)水位低于C 點(diǎn)并到達(dá)B 點(diǎn)時,就發(fā)出C 探頭故障報警,采取手動啟動電機(jī),如圖1(d);當(dāng)水位超過D 點(diǎn)并到達(dá)E 點(diǎn)時,發(fā)出D 探頭故障報警,采取手動關(guān)閉電機(jī),水位從溢流口流出,如圖1(e)

② 系統(tǒng)框圖

為了精確地實現(xiàn)對水位的控制,必須建立閉環(huán)控制系統(tǒng).根據(jù)水塔中的進(jìn)、出水的水位可以自動控制水泵運(yùn)行與停止,使水位處于動態(tài)的平衡狀態(tài).控制系統(tǒng)主要分為水位的模擬檢測和邏輯判斷部分.如圖2 所示,模擬檢測部分測量的是B、C、D、E 4 個探頭相對于A 點(diǎn)(即地)電位的高低.這就相當(dāng)于一個可變電阻,4 個探頭與地之間的不同距離對應(yīng)了可變電阻不同的阻值.當(dāng)水位高低發(fā)生變化時,對應(yīng)的電阻值不同,通過邏輯判斷,就得到不同的輸出邏輯判斷的輸出電路一部分用來控制電機(jī)的關(guān)閉與開啟,另一部分用來檢測系統(tǒng)故障,并發(fā)出報警聲。四，電路設(shè)計

① 工作原理

水塔供水系統(tǒng)的工作原理圖如圖3所示,包括水位檢測電路,誤動作判斷電路,水位控制電路,電機(jī)開啟或關(guān)閉電路和報警電路.水位正常情況下應(yīng)保持在C、D 范圍之間, 此時, B、C、D、E 4 個探頭的邏輯電平為0011 ,水塔水位處于保持狀態(tài);當(dāng)水位低于C點(diǎn),處于B、C 之間時,B、C、D、E 4 個探頭的邏輯電平為0111 ,水塔水位處于進(jìn)水狀態(tài);當(dāng)水位高于D 點(diǎn), 處于D、E之間時, B、C、D、E 4 個探頭的邏輯電平為0001 , 水塔水位處于停進(jìn)狀態(tài);當(dāng)水位低于B 點(diǎn)或水位高于E 點(diǎn), B、C、D、E 4個探頭的邏輯電平為1111 或0000 時,表明控制水位變化的電路出現(xiàn)了故障, 水塔水位的報警電路開始工作, 產(chǎn)生下限報警或上限報警, 即低報和高報.此時,需要工作人員手動關(guān)閉報警設(shè)備并開啟或閉合控制電機(jī)。

圖3 水塔供水系統(tǒng)的工作原理圖 ② 參數(shù)計算

水位指示燈部分:令流過三極管T1 , T2 , T3 , T4 集電極的電流IC 為10mA , 因為IC =(V CC-1.5)/ RC= 10mA , 得RC = 350Ω;取β= 100 ,則IB = 10mA/ 100 = 0.1mA , 所以, RB = V CC/ IB = 10kΩ.但是在實際調(diào)試中,電阻值過小, 選擇RB = 15kΩ 才合適。

③ 水塔水位控制器

水塔水位控制器的測試圖4 為水塔水位控制器的外觀正視圖,由電源指示燈、報警確認(rèn)燈、水位指示燈以及報警確認(rèn)開關(guān)組成.接通電源時,電源指示燈亮,當(dāng)水塔中水深處于不同位置時,水位指示燈B、C、D、E 狀態(tài)不同.(1)當(dāng)水位處于B 點(diǎn)之下,指示燈B、C、D、E 全亮,報警電路開始報警,即下限報警.(2)當(dāng)水位處于B、C 之間, 指示燈B 滅, C、D、E 亮，水泵開始進(jìn)水.(3)當(dāng)水位處于C、D 之間, 指示燈B、C 滅, C、D 亮,保持狀態(tài),即保持進(jìn)水.(4)當(dāng)水位處于D、E 之間, 指示燈B、C、D 滅, E 亮,停進(jìn)狀態(tài),即水泵不工作.(5)當(dāng)水位處于E 點(diǎn)之上,指示燈B、C、D、E 全滅,水泵不工作,報警電路開始溢出報警,即上限報警.(6)報警電路可以手動關(guān)閉,只要按下報警確認(rèn)開關(guān),就可以解除報警的蜂鳴聲.此時,報警確認(rèn)燈亮起.處理完故障時,必須關(guān)閉報警確認(rèn)燈,報警確認(rèn)電路復(fù)位,恢復(fù)其監(jiān)測故障的功能.經(jīng)過檢測,水塔水位控制器完全符合預(yù)定要求,完成所設(shè)定的工作任務(wù).圖4 水塔水位控制器外觀圖

五，實驗驗證

本文采用純硬件電路設(shè)計水塔水位控制系統(tǒng),避免了復(fù)雜設(shè)計中的不穩(wěn)定因素,降低了生產(chǎn)成本,提高了實用價值.同時,對于不同類型的液體,此系統(tǒng)具有良好的兼容性.當(dāng)水塔中液體改變時,只需要將電位器中的阻值和該液體的阻值調(diào)節(jié)到一個數(shù)量級上就可以很方便地實現(xiàn)此液體的水位控制操作.實驗證明,此水塔水位控制器不僅實現(xiàn)了對水塔水位的精確控制,而且,更具有工業(yè)生產(chǎn)的實用性.但是,如果探頭B、C,或者探頭D、E 同時發(fā)生故障,水塔水位控制器中的檢測部分就不能識別出來,這是使用時應(yīng)該注意的.所以,在使用過程中需要定期檢測探頭是否發(fā)生故障.六，結(jié)束語

運(yùn)用簡單、可靠的設(shè)計思路來實現(xiàn)性價比合理的水塔水位控制器.經(jīng)過實驗測試,該系統(tǒng)在運(yùn)行期間穩(wěn)定性高,完全實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)水位高低、手動解除報警裝置、檢測探頭好壞等功能,是可以投入生產(chǎn)的水塔水位控制器。

通過本次課程設(shè)計，我對傳感器的應(yīng)用有了更加深刻的理解，也對它的應(yīng)用范圍之廣感到驚奇，我相信在我以后的生活中，對身邊的事物也會明白的更深更多，這次設(shè)計，真的讓我受益匪淺。

七．參考文獻(xiàn)

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