第三次实验内容3-9 Boost开关电路实验一．实验目的1．掌握Boost开关升压变换电路的基本原理与电路结构特点；1．熟悉电路的各部分的波形，掌握它们的调试方法；2．对Boost开关升压变换电路的特点进行研究；4．掌握电流控制型脉宽调制器IC UC3842的应用方法及稳压原理。

二．实验线路及原理实验线路如图3-23所示：图3-23 Boost电路实验线路图Boost 电路因其输出直流电压U O 是大于或等于输入直流电压U d ，故称升压式变换器，图3-24 是Boost 电路主电路工作原理图：图3-24 是Boost 电路主电路工作原理图简述其工作原理如下：当0≤t ≤t 1晶体管VT 导通，二极管VD 截止，其等效电路如图3-25所示，图3-25 VT 导通等效 图3-26 VT 关断等效图假定在此期间U d 不变，电感电流从I 1线性上升到I 2则有，21L d 112Δ-d ====d i I I I U U L L L t t t L 当t 1≤t ≤t 2晶体管VT 截止，二极管VD 导通，其等效电路图如图3-26所示，假定在此期间U d 不变，电感电流从I 2下降到I 1，则有21L O d d d 21212Δ-=+=+=+--I I I U U U U L U L t t t t据此分析我们可推导出：d O =1-U U DD ：导通占空比。

从公式可得出只要占空比D 趋近于1，理论上U d 就可变为无穷大。

上述情况仅适用于当负载电流I >ΔL i 时，电感电流工作于连续导通状态。

且K > K crit （D ） 式中 2S Lk RT K crit (D )=1-D当负载电流I <ΔL i 时电路工作于断续导通状态。

对于电感电流断续状态，则有：o d U =并且，当 K < K crit (D )= 1-D 时成立。

控制VT 基极脉宽变化的控制芯片为电流控制型脉宽调制器UC3842。

其引脚8个，功能分别如下：“1”端为COMP 端；“2”端为反馈电压接入端；“3”端为反馈电流接入端；“4端接RT 、CT 确定锯齿波频率；“5”端接地；“6”端为推挽端；“7”端接电源，电压可在8~40V 范围间；“8”端为内部基准电压5V ，带负载能力50mA ；这是一款性能优良的控制芯片，详细介绍请看附录。

三．实验内容1．电流控制型脉宽调制器IC UC3842的功能研究（1）输出PWM 控制信号测试；（2）电压反馈环功能测试；（3）电流反馈环功能测试；（4）工作频率的测试。

3．开环控制的Boost 电路研究（1）主电路电感电流处于连续导通状态时，电路相关各工作点波形的研究观测；（2）主电路电感电流处于断续导通状态时，电路相关各工作点波形的研究观测；（3）工作频率的高低对电路工作的影响研究；（4）负载电阻变化对电路工作的影响研究；（5）主电路电感L的大小对电路工作的影响研究；（6）研究缓冲电路的作用；（7）研究占空比D和输出电压U O的函数关系。

3．闭环控制Boost电路研究（1）电压反馈环的作用研究；（2）电流反馈环的作用研究；（3）负载调整率测试。

四．实验设备和仪器1．DDSX 01型电源控制屏；2．DDS 32“Boost Cuk电路”实验挂箱；3．DT 10“直流电压、电流表”实验挂箱；4．示波器等。

五．实验方法1．电流控制型脉宽调制器IC UC3842的功能研究（1）输出PWM控制信号测试。

首先，将挂箱右下角电源开关打在“关”的位置。

连接“UC3842 PWM IC应用电路”单元中的“20”和“21”，再连接“23”和“25”。

（注意：接线都在UC 3842单元内进行，不要将接线错接在其它单元内）开启电源，用示波器观察“24”端对地波形，应有一系列脉宽可调的方波产生，此波形即PWM波。

（2）工作频率的测试。

保持原接线，转动R P5电位器从小到大，调节频率，“24”端输出波形应同步发生频率变化，测量频率变化范围。

“24”（3）电压反馈环功能测试。

将R P6电位器左旋到底。

转动R P4电位器，端PWM输出波形应同步发生占空比变化，当转动R P4电位器到某一点时，“24”端PWM输出波形会突然消失，此点电压即它的调节极限点电压。

用电压表测试“20”和“21”端模拟反馈输入电压，记录它的电压变化范围和占空比变化范围（占空比变化在“24”端观察）。

（4）电流反馈环功能测试。

调节R P4电位器，将“20”端电压调节至2.45伏。

转动R P6电位器，“24”端PWM输出波形应同步发生占空比变化。

用电压表测试“25”和“22”端模拟反馈电流输入端电压，当R P6电位器调节到某一点时，“24”端PWM输出波形突然消失了，此点电压即为过电流保护电压。

记录它的电压变化范围和占空比变化范围。

2．开环控制Boost电路研究(1) 主电路电感电流处于连续导通状态时，电路相关各工作点波形的研究观测。

将“Boost”单元电源开关S1断开。

按表3-9 -1接线：表3-9-1接线完毕，核对正确后，将示波器探头接在“7”和“10”两端，开启S1电源开关。

将负载电阻R P3调到中间标准位置，调节R P4电位器，观察此时电感电流i L的变化，使电感电流i L处于连续导通状态，测量此时的u DS（10、11）、u GS（9、11）、u VD（15、16）、u L（5、7）、i DS（11、12）、i L（7、10端标注数值）、i VD（10、15）。

按时序记录波形，同时测量记录输出电压u O（18、19）的纹波电压△u O（测△u O示波器耦合：交流）的大小。

（2）主电路电感电流处于断续导通状态时，电路相关各工作点波形的研究观测。

保持原接线，调节R P4电位器，使电感电流i L处于断续导通状态，如果调节R P4无论如何也无法使i L处于断续导通状态，则可增大负载R L，调节R P3电位器，使i L处于断续导通状态。

测量此时的u DS、u GS、u VD、u L、i DS、i L（标注数值）、i VD，按时序记录波形。

同时测量记录输出电压u O的纹波电压△u O的大小。

（3）工作频率的高低对电路工作的影响研究。

保持原接线，调节R P4电位器，使电感电流i L处于临界连续导通状态，然后再调节频率电位器R P5，改变频率从低到高，观察记录电感电流i L的变化。

（4）负载电阻变化对电路工作的影响研究（如果前面已调节过负载电阻R P3则可不做。

）保持原接线，调节R P4电位器和频率电位器R P5，使电感电流i L 处于临界连续导通状态，调节负载电阻R P3改变负载电阻从大到小，观察记录电感电流i L的变化。

同时，观察记录负载电压的变化。

（5）主电路电感L的大小对电路工作的影响研究。

保持原接线，将负载电阻R P3调到中间标准位置，使电感电流i L处于临界连续导通状态，然后连接“5”和“6”、“7”和“8”，即将电感线圈L2和L3并连，观察记录电感电流i L的变化。

然后再拆除“5”和“6”、“8”和“7”的连接，拆除“5”和“4”的连接，将“4”和“6”、“5”和“8”连接，即将电感线圈L2和L3串连，观察记录电感电流i L的变化。

（6）研究缓冲电路的作用。

拆除“4”和“6”、“5”和“8”连接，恢复“4”和“5”的连接。

将示波探头接在“10”和“11”两端，观察并记录u DS 波形；然后连接“10”和“13”，再观察并记录u DS波形，研究缓冲电路的工作原理和作用。

（7）研究占空比D和输出电压u o的函数关系。

用电压表接在“1”、“2”两端，观察输入电压U d的数值；然后用电压表测量“18”、“19”两端输出电压u O；用示波器探头接在“9”和“12”两端，调节R P4电位器，观察占空比的变化，从小到大，记录5—6组数据填入表3-9-2：表3-9-2（完成此表格）根据实验数据，绘制D ~ u0的曲线，推出函数表达式。

3．闭环Boost电路研究（1）电压反馈环的作用研究。

保持原接线，拆除UC 3842单元“20”和“21”的连接，将“17”和UC 3842单元的“21”相连，即将取样电压反馈环接入。

调节R P2，使电压表应显示为58伏左右（以无啸叫声、电路稳定为宜），我们一边调节负载电阻R P3的大小，一边观察电压表和占空比D，记录它们的变化。

（2）电流反馈环的作用研究。

将“14”和UC 3842单元的“23”相连，即将取样电流反馈环接入。

我们一边调节负载电阻R P3的大小，一边观察电压表读数和占空比K，记录它们的变化。

（3）负载调整率测试。

负载调整率即稳压电源抵抗负载变化保持输出稳定的能力。

其公式为：（V O1 - V O2）/V O1 ×100%然后，我们将“17”和UC 3842单元的“21”的连接，将“14”和UC 3842单元的“23”相连，即将电压反馈环和电流反馈环全部接入。

将负载电阻R P3差不多左旋到底，观察电压表读数，设此刻的输出电压为V O1；再将负载电阻R P3右旋到底（负载电流最小），观察电压表读数，设此刻的输出电压为V O2，计算负载调整率。

六．实验报告：1．按时序画出电路在连续两种状态下的u DS、u GS、u VD、u L、i DS、i L、i VD 各测试点波形。

（根据理论分析画图，实验过程注意观测）2．根据实验所测的输入电压U d、输出电压U O、占空比D、工作频率f等，求主电路电感L、C的值。

3．输出电压u O的纹波电压Δu O幅值大小和那些因素有关？若要降低纹波电压Δu O幅值，一般可采取哪些措施？4．简述Boost电路的特点，缓冲电路的主要作用是什么？5．简述稳压的原理。

6．实验结果分析，实验现象讨论。

附录电流控制型脉宽调制器UC3842简介UC3842A是高性能固定频率电流型控制器。

它们用于脱机和DC．DC的变换器，为设计人员提供了一种经济而所需外部元件又少的解决方案。

这种集成电路的特点是有一个调定的振荡器，用来精确地控制占空比。

有一个经过温度补偿的基准电压，一个高增益误差放大器、电流传感比较器和一个适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出。

它还具有一些保护功能，其中包括各有其滞后的输入和基准电压的欠电压锁定、逐个周期的电流限制、可控制的输出死区时间和用来记录单脉冲的锁存器。

图3-27 UC3842脉宽调制器方框图及外型引脚图图3—27示出UC3842的内部方框图及外型引脚图。

由图可知，其引脚有8个，但一样可以使用内部E／A误差放大器构成电压闭环，利用电流测定、电流测定比较器构成电流闭环。

端8为内部供外用(一般当参考电压)的基准电压5V，带载能力50mA。

端7为集成块工作电源Vcc，可以在8--40V，端4接R T、C T，确定锯齿波频率。