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一、设计要求以及小组工作分配
1. 数字控制的DC-DC变换器
如下图，设计一个DC-DC变换电路:
+ I1 DC-DC I2 + Ui _ 要求与提示：
Uo _ 1、当输入电压Ui 在10~15V变化时，输出电压Uo=20V不变，Uo稳态相对误差不超过2%，即恒压输出； 2、输出负载电流I2范围0~1A; 3、试计算电源效率??PoUoI2??100% PiUiI14、主电路可以采用boost电路（升压电路），控制电路可以采用PIC16F887
2.组员任务分配
1、查询资料 2、电路设计 3、参数计算 4、PIC编程学习 5、仿真学习 6、焊制电路板
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二、设计方案分析
1.全控型器件MOSFET管的介绍
1.1 简单介绍
MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型，但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为：耗尽型—当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道；增强型—对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
1.2 功率MOSFET的结构
功率MOSFET的内部结构和电气符号如图6所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小
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功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
图6 MOSFET的结构与电气图形符号
1.3 功率MOSFET的工作原理
截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压UGS，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。但栅极的正电压会将其下面P区中的空穴推开，而将P区中的少子-电子吸引到栅极下面的P区表面。
当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
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2.升压斩波电路原理
升压直流变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1-2所示。
电路中V导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。
假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压u0为恒值,记为U0。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton。
V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为：
(U0-E)I1toff
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等
EI1ton?(U0?E)I1toff化简得：
U0?
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ton?tofftoffTE?E
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上式中TtT?1，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
off——升压比，调节其即可改变U0。将升压比的倒数记作β，即tofftoff??。和导通占空比，有如下关系：
T因此，式（1-2）可表示为：
????1
U0?1?E?1E 1-?升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。
3.DC-DC升压斩波电路输入、输出电压的关系
由直流斩波电路的原理可知
U0?ton?tofftoffTE?Etoff
输入电压为输入直流电压范围：10V~15V，要求输出直流电压：20V。所以只要根据输入的电压控制全控晶闸管MOSFET关断的时间和开通的时间比就可，即升压比就可得到所需电压。由计算得：
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