在如今的电子设备中,对于直流电压变换的需求几乎无处不在。例如,在新能源的开发及使用过程中,由于燃料电池或者太阳能电池所能提供的电压通常较低,在实际用电设备的使用过程中不可避免的会遇到升压问题。另外,升压变换器在开关电源、功率因数校正等场景中也有广泛的应用。开关电源功率变换器是开关电源中研究的重点部分,其数学建模、稳定性分析、控制器设计一直以来都是电路电子学研究的热点。尤其是近年来随着各大芯片制造商推出各种模式的开关电源的控制芯片后,开关电源的可靠性、灵活性、实用性大大提高,各种场景下对于开关电源的使用越来越多。本文将对一种基于电压举升技术的升压拓扑进行研究,并将这种升压电路用于压电陶瓷的驱动电源中,以改善目前市场上常见的采用线性电源驱动方式带来的损耗大、体积大、功率低等问题。设计的目标是研制一款将28V输入电压升高到150V输出,额定负载为300Ω,调节时间在0.1s内的开关电源,研究的内容主要有:(1)分析了升压式开关电源的工作原理,并提出升压式开关电源在极限升压比时面临的问题。介绍了多种高增益开关式升压电路的结构,包括:传统的升压斩波电路、采用多级级联结构的升压变换器、采用开关电容结构的升压变换器、以及输入并联输出串联的升压变换器结构等。在比较了各种升压电路拓扑的优缺点之后,最终选择采用一种基于电压举升技术的高增益升压电路作为升压式开关电源的功率部分。(2)对于一种高增益的升压电路进行了数学建模,采用的建模方法为状态空间平均法。该建模方法的过程为:首先分析该升压电路在开关处于开和关两种状态时的等效电路,然后根据这两种等效电路,分析其中关键的状态量和输出量的数学表达,具体的表达式是根据电路的特性以及分析电容电感得出的。最后对于两种状态下的数学表达式根据开关的状态进行加权平均,得出开关电源在整开关周期的数学模型。(3)在数学模型的基础上,对于此升压电路进行了进一步的分析及研究。首先采用建立等效功率级的方法对于该升压电路工作在峰值电流模式下的数学模型进行了简化,将多输入单输出系统简化为单输入单输出系统。然后利用此简化模型采用根轨迹法对峰值电流模式的控制回路进行设计,最后在MatlabSimulink中对设计的峰值电流控制模式下的电路进行了仿真。为了对峰值电流模式与平均电流模式进行比较,对于平均电流模式的电路也是采用根轨迹法进行设计,并且设计了保护以及补偿环节的具体电路,最后在Psim中对于平均电流模式的电路进行仿真,与峰值电流模式下的电路输出进行比较。平均电流模式在额定负载下的输出更加平稳,响应时间更快,纹波为40m V,调节时间为:0.08s,而峰值电流模式在额定负载下的纹波为90m V,调节时间为0.1s。但是当负载或者输入电源出现扰动,峰值电流模式对于扰动的抑制更加明显,纹波从90m V增加到了110m V,而平均电流模式下的电路纹波增加到了0.7V。