基于SG3525的直流升压电源的设计与仿真.pdf
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（电气开关）（2010No3）文章编号：
1004289X（2010）03-004804基于SG3525的直流升压电源的设计与仿真壬川川1，赵锦成1，邢娅浪1，孙益民2（1军械工程学院电气工程系，河北石家庄050003；2中国人民解放军某部队）摘要：
概述了基于SG3525的直流升压电源系统的设计方案。
对主电路、PWM波产生电路、驱动电路和保护电路进行了详细的研究和设计。
PWM波的产生以SG3525为核心实现，驱动电路采用EXB841实现。
最后用MAT-LABSimulink软件，对电路进行了仿真实验，实验结果证明设计方法正确，电路设计简洁有效，设计结果能达到预定的要求。
关键词：
SG3525；直流升压；MA，I-I。
ABSimulink；仿真中圈分类号：
7文献标识码：
ADesignandSimulationofDCBoostedCircuitsBasedonSG3525WANGChuanchuanl，ZHAO肺-chen91，XINGYa1an91，SUNYimin2（1DepartmentofElectricalEngineering，OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China；2ACertainUnitofthePLA）Abstract：
AdesignschemeofDCboostcircuitbasedonSG3525i8summarizedItsresearchedanddesignedaboutthemaincircuit，thePWMwaveproducingcircuit，thedrivingcircuitandtheprotectingcircuitthe删waveprodu-cingcircuitisbased011SG3525TheEXB84li8usedtodesignthedrivingcircuitIntheendthesimulationofthecir-cuiti8carriedbyMA11ABSimulinkThesimulationhasprovedthatthedesignmethodisrightthecircuitissuccinetande伍cientTheresultsCanachievethegoalKeywords：
SG3525；DCboostedcircuit；MAILABSimulink；Simulation1引言是升压至Dc540V后输出。
在直流升压电路的设计中，Boost升压电路结构简单，可将不可控的直流输入变为可控的直流输出，广泛应用于可调整直流开关电源和直流电机驱动。
Boost电路只有一个开关管，克服了传统串联型稳压电源能耗大、体积大的缺点，具有体积小、结构简单、变换效率高，不存在桥式电路共态导通等优点【121。
本文采用Boost斩波电路为直流升压电路的主电路，并以SG3525为控制核J心设计了控制电路，其中包括完善的保护电路，以期当输入电压为DC78一117v时，输出可基本稳定在DC650V。
仿真实验证明，本文的没懒正确，电路简单实用，能较好的达到预定目的。
2设计方案系统设计框图如图I所示，额定输入为96V，目的出图1系统设计框图输出电压经采样及信号调理以后，送至Sc3525的1脚，1脚为误差放大器反向输入端，将反馈信号接到该引脚形成闭环控制。
将SG3525产生的PWM波经由隔离驱动电路后驱动Boost斩波电路中的开关器件IGBT，将直流输入电压升压至设定值输出。
3硬件设计31主电路的设计3】本系统主电路设计如图2所示。
万方数据电气开关（2010No3）49图2升压主电路311缓冲电路的设计缓冲电路由电容C，、电阻R开关K卜l（2组成，目的是为了给升压电路及后级的逆变电路提供相对恒定的直流电压，防止冲击电压和冲击电流对功率器件造成损坏。
K，闭合，直流电源接通，起初输人侧滤波电容器上的电压为OV，接通瞬间产生的冲击电压和冲击电流可能对主功率电路造成损坏。
因此，在电源输入和滤波器之间接人限流电阻R。
，将滤波器的充电电流限制在一定范围内。
当滤波电容器充电完毕后，闭合，将限流电阻尺。
短接。
限流电阻尺。
的取值为20kfl。
在以上过程中，K3是打开的。
大电容C。
也可起到滤波作用，滤去直流电压中的脉动成分。
该电容一般来说容量越大越好，但考虑到体积和成本的限制，在本系统中我们根据经验和对系统的仿真选用的是500001出F的电解电容。
电阻尺为系统停止工作后大电容C。
提供放电回路，将K3闭合，即可为C，提供放电回路。
电阻尺取值为lOkll。
312电路参数计算及器件选型4，5】
（1）功率管Boost电路输入平均电流为：
Pli=io（9）输出功率为lkW，故输入电流最大值为：
一=乏=等=128（A）功率管导通时最大峰值电流为：
QP一i一+，o=128+等=147（A）考虑额定电压、电流裕值和元器件成本，选择IDBT模块IRGKIN050M12作为Boost电路的功率管，其规格为100A1200V。
（2）二极管通过二极管的最大电流值，D一一=128（A）考虑额定电压、电流裕值和元器件成本，选择三菱公司的二极管模块TM90DZCZ-24，其规格为90A1200V。
（3）升压电感的设计根据储能电感取值的不同，电路可分为连续工作状态和不连续工作状态两种模式。
工作在连续、不连续临界情况下的临界电感为：
L：
!
貉一a
（1）式中，仉为输出电压；瓦为工作周期；，o为输出电流，口面。
为最小占空比。
已知Boost电路输入直流电压E变化范围为78117V，输出直流电压玑=540V，可推得占空比变化范围为：
Ffa一=1一斧=08556j
（2）【a晌“一茅_o7833开关管工作频率为10kHz，则可得：
瓦=71=100斗s（3）_，输出电流范围为05185A，由式
（1）可得：
L199（ma）（4）实际应用中Boost电路升压设计在连续模式工作区间，故升压电感应大于临界值，取L=35（ma）（4）输出滤波电容的设计电感电流连续模式下，考虑滤波电容器有内部寄生电阻，同时考虑二极管电流，D的纹波电流会全部流进电容器C，以保证负载上得到平直的直流电流。
在指定纹波电压限制下，需要电容值C为：
一a“。
疋玑a岫毛L。
一RAUoAU（5）式中：
玑为纹波电压，取玑=IOV，则有：
c：
业堕业警地：
145（妒）上U由于在电感充电期间，电容独立为负载供电，故由式计算出的电容值偏小，应留有一定裕量，实际中选择C=47阻F。
32控制电路设计321PWM波的产生【6JPWM波产生电路如图3所示，该PWM波产生电路以SG3525芯片为主，外围搭配适当的电阻、电容等组成。
由于本电路系统对PWM波的占空比范围大概为：
O一86。
而SG3525单路输出的占空比最大只能达到50，所以这里将芯片的ll引脚和14引脚输万方数据（2010No3l出的两路相位互差1800的PWM波信号经或非门74LS02、非门74L500以后输出PWM波给IGBT驱动电路EXB841，这样即可满足占空比的要求。
图3PWM波产生电路332隔离驱动电路的设计IGBT的驱动方法常用有：
直接驱动法、隔离驱动法和集成模块驱动电路。
本逆变电源采用的是EXB系列集成模块EXB841来驱动IPM模块中的IGBT。
集成模块驱动电路与分立元件的驱动电路相比，有体积小、效率高、可靠性高的优点。
EXB841适用于开关频率为40kHz以下的开关操作，可以用来驱动400A，600V或300A，1200V以下的功率IGBT。
它采用单电源工作，供电简单，内置高速光耦实现输入、输出的隔离，隔离电压可达AC2500Vmin。
同时，芯片内部设有过电流保护电路，且过电流保护后在封锁自身输出的同时，由专门的故障信号输出端发出故障信号”。
EXB841驱动IGBT的电路如图4所示。
图4EXB841驱动IGBT的电路图323采样及信号调理电路的设计J对电压采样通常有两种方法：
一是利用分压电阻进行采样；二是采用电压采样霍尔。
综合考虑，本文采用分压电阻进行采样。
由于进行采样的输入电压为540V，故须对采样值进行调理。
电压采样及信号调理电路如图5所示。
Boost电路输出电压为以，那么采样输出电压值即【，为：
以=O007659以-2949图5电压采样及信号调理电路当输出电压上下波动达30V，即510VUo，570V时，可得到玑的范围为096V，阢142V。
324保护电路的设计直流电源中的功率器件IGBT是系统的主要部件，也是最昂贵的部件。
由于它工作在高频、高压、大电流的状态，所以也是最容易损坏的部件。
因此IGBT的保护工作显得十分重要。
本系统中设计了较为完备的保护电路及保护程序，保护电路主要有以下几个部分：
（1）输出过压保护电路；
（2）输入过压、欠压保护电路；（3）IGBT短路保护电路；（4）温度保护电路。
4仿真实验及分析41仿真实验为了所设计的Boost电路自身特性及性能，用MATLABSimulink软件对Boost电路构建了仿真模型，如图6所示，进行了一系列仿真实验叫。
图6Boost电路仿真模型仿真参数设置如下：
（1）开关器件为IGBT；
（2）升压电感L=5mH，滤波电容C=47心，电阻R：
=20kfl，电容C，=500001zF，额定负载电阻R=169Q；（3）开关K，初始时闭合，在018处打开；开关K：
初始时断开，
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