摘 要

随着电子技术的迅速发展，各类电子产品被越来越广泛地使用，而电子产品也趋于便携式化方向发展。电源在电子设备的使用和发展中有着至关重要的地位，它为设备提供能量，是电子产品设备运作的基础。开关电源由于其重量轻、体积小、效率高等优势，被广泛应用于电子产品领域，由此，如何提高开关电源的各种性能也成为了科研者们的重要研究课题之一。

本文从开关电源系统的构成引入，首先介绍了DC-DC转换器的3种常见拓扑结构——降压型（Buck）结构、升压型（Boost）结构以及升降压型（Buck-Boost）结构。然后详细论述了Boost转换器的工作原理，分析了其工作过程中能量转换，并对Boost型转换器工作在连续电流模式（CCM）和非电流连续模式(DCM)作出分析。紧接介绍了Boost转换器的3种常见调制方式——脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和脉冲跨周期调制（PSM），并对3种调制方式的工作原理和优缺点进行了详细论述。然后又介绍了Boost转换器的2种反馈方式——电压型反馈和电流型反馈，并分析了2种反馈方式的优缺点。通过综合考虑，最后决定采用PWM峰值电流模式的Boost转换器，用Simulink 软件建模仿真，得到其电感电流、输出电压等波形图，并对波形图进行了分析，讨论了该Boost转换器的稳定性问题。

关键词：Boost转换器；连续电流模式；脉冲宽度调制；峰值电流模式

Abstract

With the rapid development of electronic technology, the use of various kinds of electronic products more widely and the development of electronic products tends to be portable. The power supply have a vital position in the electronic equipment. It is the foundation of the electronic equipment operation, which provides energy for equipment. Switching power supply because of its light weight, small volume, high efficiency advantages, is widely used in electronic products field. Thus, how to improve the properties of the switching power supply has become one of the important research topic.

This article from the composition of switch power supply system as the introduction, first introduced the three common topology structure of DC - DC converter-- Buck type structure, step-up structure and lifting pressure type structure. And working principle of the Boost converter is discussed in detail, analyses the working process of energy conversion, for its work in the inductor current continuous conduction mode of steady state are analyzed in detail in this paper. Immediately following the Boost converter is introduced three kinds of common way modulation, pulse width modulation (PWM) and pulse frequency modulation (PFM) and pulse modulation (PSM). And the advantages and disadvantages of the three kinds of working principle were described in detail. Then introduces the two feedback mode Boost converter, voltage feedback and current feedback, and analyzes the advantages and disadvantages of two methods for feedback. Through the comprehensive consideration, finally decided to adopt the peak current mode PWM Boost converter. Modeling and simulation with Simulink software, and get the inductor current and output voltage waveform diagram, and analyses the waveform diagram, discussed the problems of the stability of the Boost converter.

Key Words：Boost converter; Continuous current mode; Pulse Width Modulation; Peak current mode

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 开关电源的研究现状 1

1.3 开关电源的发展趋势 2

1.4 论文结构和主要内容 3

第2 章 DC-DC转换器的基本知识 4

2.1 DC-DC开关电源简介 4

2.2 DC-DC转换器的3种常用拓扑结构 4

2.2.1 Buck转换器的拓扑结构 4

2.2.2 Boost转换器的拓扑结构 5

2.2.3 Buck-Boost转换器的拓扑结构 6

2.3 本章小结 6

第3章 Boost型转换器工作原理分析 7

3.1 Boost型转换器的工作过程 7

3.2 Boost转换器稳态分析 7

3.2.1 连续电流模式（CCM） 8

3.2.2非连续电流模式（DCM） 10

3.3 Boost转换器的3种常见调制方式 11

3.3.1 脉冲宽度调制 11

3.3.2 脉冲频率调制 12

3.3.3 脉冲跨周期调制 13

3.4 Boost转换器的2种常见反馈模式 13

3.4.1 电压型反馈模式 13

3.4.2 电流型反馈模式 14

3.5本章小结 15

第4章 Boost转换器的仿真及结果分析 16

4.1 Boost转换器主电路小信号模型及其稳定性 16

4.2 Boost转换器的Simulink建模与仿真 19

4.2.1 Simulink建模 19

4.2.2 Simulink仿真与结果分析 20

4.3 Boost 转换器 PWM 峰值电流控制模式建模与仿真 21

4.3.1 Simulink建模 22

4.3.2 Simulink仿真与结果分析 23

4.4 本章小结 24

第5章 结论 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景

二十一世纪，由于电力产业的飞速进步，随之而来的是越来越多的电子设备应运而生，电子设备里有一种很重要元件即电源芯片，它的性能对系统产生了非常重要的影响，例如系统运行的可靠性。如今，为了满足客户的需要，越来越多的电子产品向着小型化、轻便化、高频化和多元化等方向演变，所以具有体积小、效率高、噪声低、可靠性高等优点的电源芯片是以后市场上的主流产品。而且开关电源具有低损耗、重量较轻、功效高等优势而活跃于各种电子、电器设备、通讯等研究方向。

广义地说,只要是用半导体器件作为开关,将电能转变为另一种能量的主电路都叫做开关电路,如果能量转变是能够控制且含有保护电路的叫做开关电源^[l]。开关电源一般根据电源性质的不同分为两种，分别是直流开关电源和交流开关电源。在我们的现实生活中，各种常见的大功率电器主要利用的就是交流开关电源，然而在最近几年中，越来越多的电子产品的发展逐渐趋向便携式化，因此直流开关电源在开关电源的发展也成了广大研究者的焦点。直流开关电源的工作原理是将电源的电能转化为磁能或者电场能，分别储存在电感或者电容中。而当其切换至工作状态时，又能使能量从储能元件中转换到负载中，从而完成直流-直流的转换。