电力电子技术课程设计---直流斩波电路的性能研究

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1、 电力电子技术课程设计 任务书 课程名称：课程名称：直流斩波电路的性能研究直流斩波电路的性能研究 2013 年年 1 月月 BOOST 斩波电路课程设计说明书 - 1 - 目录 摘要.- 1 - 1 BOOST 斩波电路工作原理 - 2 - 1.1 主电路工作原理 - 2 - 1.2 控制电路选择 . - 2 - 2 硬件调试 - 4 - 2.1 电源电路设计 . - 4 - 2.2 升压（boost）斩波电路主电路设计 . - 5 - 2.3 控制电路设计 . - 6 - 2.4 驱动电路设计 . - 10 - 2.5 保护电路设计 . - 11 - 2.5.1 过压保护电路. - 11 -

2、 2.5.2 过流保护电路. - 13 - 2.6 直流升压斩波电路总电路 - 13 - 3 总结 - 15 - 4 参考文献 . - 16 - BOOST 斩波电路课程设计说明书 - 1 - 摘要摘要 直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电， 也称为直流 -直流变换器（DC/DC Converter） ，直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流 的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多：降压斩波电 路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。另外还有升降压斩波电路，Cuk 斩波 电路， Sepic 斩波电路， Zeta 斩波电路。 斩波器的工作方式有： 脉宽调

3、制方式 （Ts 不变，改变 ton）和频率调制方式（ton 不变，改变 Ts） 。本设计是基于 SG3525 芯片为核心控制的脉宽调制方式的升压斩波电路和降压斩波电路，设计分为 Multisim 仿真和 Protel 两大部分构成。Multisim 主要是仿真分析，借助其强大 的仿真功能可以很直观的看到 PWM 控制输出电压的曲线图， 通过设置参数分析输 出与电路参数和控制量的关系， 利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种 输出结果。第二部分是硬件电路设计，它通过软件设计完成。 关键字关键字：直流斩波；PWM；SG3525 BOOST 斩波电路课程设计说明书 - 2 - 图图 1-1 直流

4、升压斩波电路原理直流升压斩波电路原理 图图 1 BOOST斩波电路工作原理斩波电路工作原理 1.1 主电路工作原理主电路工作原理 本实验主电路是直流升压斩波电路即boost 斩波电路。 直流升压变流器用于需要提升直流电压的 场合，其理图如图 1-1 所示。在电路中 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。负载侧输出电压的平均值为: （1-1） 式中

5、T 为 V 开关周期, on t 为导通时间， ott t 为关断时间。 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。 1.2 控制电路选择控制电路选择 控制电路选用 SG3525 产生脉冲，再利用 TLP250 作为驱动，最终利用 MOSFET 管 来实

6、现对主电路的控制，最终电路如图 1-2、图 1-3 所示。 E t T E t tt U offoff offon o BOOST 斩波电路课程设计说明书 - 3 - 图图 1-2 SG3525 脉冲产生电路脉冲产生电路 图图 1-3 TLP250 脉冲驱动电路脉冲驱动电路 2 BOOST 斩波电路课程设计说明书 - 4 - 2 硬件调试硬件调试 2.1 电源电路设计电源电路设计 本课设采用的是电容滤波的单相桥式不可控整流电路，常用于小功率单 相交流输入的场合，如目前大量普及的微机、电视机等家电产品中。其工作原理 图如下： 图图 2 2- -1a1a 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形 主要的数量关系 （以电阻负载为例） ： 1） 输出电压平均值 整流电压平均值Ud 可根据输出波形及有关计算公式推导得出， 但推导繁琐。 空载时， 2 2UU d 。重载时， Ud 逐渐趋近于0.9U2， 即趋近于接近电阻负载 时的特性。 通常在设计时根据负载的情况选择电容C 值，使，T 为交流电源的周期，此 时输出电压为