直流斩波电路课程设计

直流斩波电路

（1）直流-直流变流电路（DC-DC）定义：将一种直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电的装置。

（2）常见的直流-直流变流电路为直流斩波电路。

（3）基本直流斩波电路为：降压斩波电路和升压斩波电路。

降压斩波电路

电路原理图

（1）包含全控型器件V，由IGBT组成。

（2）包含续流二极管VD，作用是保证IGBT关断时给负载中电感电流提供通道。 （3）负载：直流电动机，两端呈现反电动势Em。

（4）分析前提：假设负载中电感值很大，即保证电流连续。 工作原理分析

（1）给出IGBT的栅射极电压UGE波形，即iG波形，周期为T。

（2）0?t1（ton）期间：IGBT导通，电源E向负载供电，负载电压Uo?E，由于电感存在，因此负载电流不能突变，所以按指数曲线上升。

（3）t1?T（toff）期间：控制IGBT关断，负载电流经过续流二极管VD续流，负载电压基本为0，负载电流呈现指数曲线下降。

（4）当负载电感值较大时，负载电流连续而且脉动小。 公式

（1）负载电压平均值：Uo?tonE??E，其中?为占空比。 TUo?Em。 R（2）电感L极大时，负载电流平均值：Io?计算题：例5-1

总结

（1）通过改变降压斩波电路的占空比大小，

第一章 电路总体思路，基本结构和原理框图

1.1 电路总体思路

直流斩波电路功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器。

在设计直流斩波电路过程中，日常所用的电源一般都是220V交流电，在设计中首先通过变压器降压，然后用整流电路将交流电转变为直流电，经过绿波电路滤掉高次谐波，从而获得直流斩波电路的输入电压。控制和驱动电路，采用直接产生PWM的专用芯片SG3525，该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。为了减少不同电源之间的相互干扰，SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路，通过驱动电路对信号进行放大，放大后的电压可以直接驱动IGBT。此电路具有信号稳定，安全可靠等优点。因此他适用于中小容量的PWM斩波电路。过压和过流保护电路，均采用反馈控制,将过流过压信号反馈到芯片SG3525的输入，从而起到调节保护作用。 1.2 基本结构

直流斩波电路一般主要可分为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。

主电路模块， 主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩

第一章 电路总体思路，基本结构和原理框图

1.1 电路总体思路

直流斩波电路功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器。

在设计直流斩波电路过程中，日常所用的电源一般都是220V交流电，在设计中首先通过变压器降压，然后用整流电路将交流电转变为直流电，经过绿波电路滤掉高次谐波，从而获得直流斩波电路的输入电压。控制和驱动电路，采用直接产生PWM的专用芯片SG3525，该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。为了减少不同电源之间的相互干扰，SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路，通过驱动电路对信号进行放大，放大后的电压可以直接驱动IGBT。此电路具有信号稳定，安全可靠等优点。因此他适用于中小容量的PWM斩波电路。过压和过流保护电路，均采用反馈控制,将过流过压信号反馈到芯片SG3525的输入，从而起到调节保护作用。 1.2 基本结构

直流斩波电路一般主要可分为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。

主电路模块， 主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩

(一) 设计任务书

题目五 降压斩波电路（Buck Chopper）的设计 通过对降压斩波电路的设计，掌握其工作原理，运用所学知识，进行降压斩波电路和系统的设计。

了解与熟悉降压斩波电路拓扑，控制方法。

理解和掌握降压斩波电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握器件的选择计算方法。

使设计出的电路在条件（1）直流电压E=50v，R=20?,L、C值极大，Em=30v，（2）直流电压E=50V，R=20?,L=1Mh,C值极大，使电路在此两种条件下在改变占空比的情况下驱动相应的直流电动机运转。

(二) 课程设计的总体要求

1.（1）熟悉降压斩波电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。

（2）掌握基本电路的数据分析、处理;描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出电路图，分析电路原理。 （4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。 （5）广泛收集相关技术资料。

（6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。

（7）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。 （8）培养实事求是、科学严谨的工作态度和认真的工

直流降压斩波电路的设计

一、设计目的

直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流—交流—直流的情况。设计目的如下：

（1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 （2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

（3）通过对直流降压斩波电路的设计，掌握直流降压斩波电路的工作原理，综合运用所学知识，进行直流降压斩波电路和系统设计的能力 （4）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 （5）提高课程设计报告撰写水平。

二、设计任务 2.1、设计任务

要求设计降压斩波电路的主电路、控制电路、驱动及保护电路，稳压直流电源15V和直流电压100V的设计

2.2、设计要求

对直流降压电路的基本要求有以下几点： （1）输入直流电压：100V （2）输出电压范围：50V~80V （3）最大输出电流：5A （4）开关频率：40KHz （5）L：1mH

2.3、设计步骤

（1）根据给出的技术要求，确定总体设计方案 （2）选择具体的元件，进行硬件系统的设计 （3）进行相应的电路设计，完成相应的功能 （4）进行调试与修改

电力电子技术课程设计（论文）

题目：直流斩波电路性能研究

院 （系）： 电气学院 专业班级： 11-电-41 学 号： 11284042 学生姓名： 昌 玲 指导教师： （签字） 起止时间：2014-5-01至2014-5-15

摘要

本文阐述六种直流斩波电路中的升降压斩波电路，随着半导体工业的发展，DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交直流电源。直流斩波电路无论是从性能、功率还是节能性上都处于不断地发展之中。升降压斩波电路是升压斩波电路与降压斩波电路的结合体，兼容了二者的功能，因此决定了其能适应更加复杂多变的环境，同时也方便于升级与改良，目前主要运用在于于拖动直流电动机。采用桥式整流电路将工频交流整流为适当的直流电压，用SG3525作为驱动电路，并在电路中串入熔断器，对电路进行保护，实现升降压直流斩波可调电路。

关键词：升降压 斩波 SG3525驱动

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目录

摘 要

20世纪80年代以来 ，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。

利用全控型器件可以组成变流器。直流-直流变换器就是其中一种，它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。直流—直流变流电路（DC-DC Converter）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper），它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。本文着重介绍升降压斩波电路的原理和基于matlab的simulink的升降压斩波电路的仿真以及用一种芯片的方法实现升降压斩波。

关键词: 直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink；仿真

I

目 录

1 绪论........................................................... 1 1.1电力电子技术的概况 ......................................... 1 1.2电力电子技术的

实验三 直流斩波电路的性能研究

一、实验目的

1、熟悉直流斩波电路的工作原理。

2、熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。

3、了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。

二、实验所需挂件及附件

表2.9 直流斩波电路所需仪器、设备

三、实验线路及原理

1、主电路连接框图

图2.5 升降压斩波电路主电路框图

2、斩波主电路图

+

U+-

-

(a) 降压斩波(Buck Chopper)电路图

+

+-

-

（b）升压斩波(Boost Chopper)电路图

+--+

（c）升降压斩波(Boost-Buck Chopper)电路图

图2.6 升降压斩波电路原理图

3、控制与驱动电路

控制电路以SG3525为核心构成。

图2.7 直流斩波控制与驱动电路

四、实验内容

1、控制与驱动电路的测试。

2、降压斩波(Buck Chopper)直流斩波器的测试 3、升压斩波(Boost Chopper) 直流斩波器的测试 4、升降压斩波(Boost-Buck Chopper) 直流斩波器的测试

五、预习要求

1、阅读电力电子技术教材中有关直流斩波部分的内容。

2、阅读电力电子技术教材中有关PWM控制集成电路SG3525的内容。

六、思考题

1、直流斩波电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？ 2、

1 绪论

电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。

直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器（DC/DC Converter）。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流—交流—直流的情况，直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。

其中IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与GTR的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，输入阻抗高，又具有功率晶体管

BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种,BUCK变换器又称降压变换器,是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器,即输出电压低于输入电压,由于其具有优越的变压功能,因此可以直接用于需要直接降压的地方。

电力电子技术课程设计报告

课题：降压斩波电路的设计

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指导老师：

日期：2009年5月

BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种,BUCK变换器又称降压变换器,是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器,即输出电压低于输入电压,由于其具有优越的变压功能,因此可以直接用于需要直接降压的地方。

目录

一． 引言 二． 正文

1 降压斩波电路的设计目的 2 降压斩波电路的设计内容及要求 3 降压斩波电路主电路基本原理 4 IGBT驱动电路 4.1 IGBT简介

4.2 IGBT基本结构与特点 4.3 驱动电路设计方案比较 4.4 IGBT驱动电路原理图 4.5 IGBT的驱动性能 5 保护电路的设计 6 MATLAB仿真 6.1 MATLAB简介 6.2 MATLA