DC/DC升压转换器

注意：本实验设计将输出电压限制在 50V 直流以下。仅可使用本文中给出的占空比、频率、输入电压或负载。

本实验将使用 HiRel Systems 公司提供的 DC-DC 转换器板。http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

有关该电路板操作的信息可在此系列视频“HiRel 电路板简介”中找到。

此处展示的步骤适用于任何可在原型板、面包板或印刷电路板上搭建的简单升压转换器电路。

1. 板卡设置：

1. 在“DIN”连接器上接入±12信号电源，但保持“S90”处于关闭状态。
2. 确保PWM控制选择器处于开环位置。
3. 将直流电源设置为10 V。
   1. 目前先保持输出端与电路板断开连接。
4. 在连接负载电阻之前，将其调节至20 Ω。
5. 使用下管MOSFET、上管二极管和BB磁性电路板搭建图2所示电路。
   1. 注意电路板上标注的电感值。
6. 将“R_L”连接在“V1+”和“COM”之间。
   1. 注意，与降压变换器实验相比，输入和输出连接方式是相反的。
   2. 切勿在实验过程中断开负载，因为升压变换器可能变得不稳定，导致电路板损坏。
   3. 确保MOSFET选择（下管MOSFET）、PWM选择及其他设置的开关阵列配置正确，以实现如图2所示的功能电路。

图 2．升压转换器电路

2. 调整占空比和开关频率

1. 将差分探头连接至下管MOSFET的栅极与源极之间。
2. 打开“S90”开关，示波器屏幕上应出现开关信号。
   1. 调节信号时间轴，使屏幕上显示两到三个周期。
   2. 调节频率电位器，使频率达到100 kHz（周期为10 µs）。
3. 调节占空比电位器，使占空比达到10%（导通时间为1 µs）。

3. 可变输入的升压变换器测试

1. 将已设置为 10 V 的输入直流电源连接至“V2+”和“COM”。
2. 连接差分探头以在“CS5”处测量电感电流。
   1. 将另一个探头跨接在负载两端。确保接地端连接至“COM”。
   2. 捕获波形，并测量输出电压平均值、电感电流纹波以及电感电流平均值。
   3. 记录直流电源上的输入电流和电压读数。
3. 将输入电压调整为 8 V、12 V 和 14 V，并对每个电压值重复上述步骤。
4. 断开输入直流电源，并将其输出调整为 10 V。

4. 可变占空比的升压变换器测试

1. 将差分探头连接至下管MOSFET的栅极与源极两端。
   1. 将另一个探头连接至负载两端。确保接地端连接到“COM”端。
   2. 将输入直流电源连接至“V2+”和“COM”端。
   3. 采集波形，并测量输出电压的平均值以及栅源电压的导通时间（即占空比）。
   4. 记录直流电源上的输入电流和电压读数。
2. 将占空比分别调节至20%、40%和60%。对这三个占空比分别重复上述步骤。
3. 将占空比重置为10%。
4. 断开输入直流电源。

5. 可变开关频率的升压变换器测试

1. 将差分探头连接至下管MOSFET的栅极与源极两端。
2. 将另一探头跨接在负载两端，探头接地端连接至“COM”端。
3. 将输入直流电源连接至“V2+”和“COM”端。
4. 调节开关频率至70 kHz。
5. 采集波形，并测量输出电压的平均值以及栅源电压的导通时间（即占空比）。
6. 记录直流电源上的输入电流和电压读数。
7. 将开关频率分别调节至40 kHz、20 kHz和10 kHz（若无法达到10 kHz，则调至可实现的最低频率）。
8. 对上述三种开关频率，依次重复执行前述步骤。
9. 关闭输入直流电源和“S90”开关，然后拆解电路。