电力电子技术课程设计-mosfet降压斩波电路设计（纯电阻负载）

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1、提供全套毕业论文，各专业都有电气工程及其自动化专业《电力电子技术》课程设计任务书班级电气1203班学号1210240109姓名设计时间2014年12月10日指导教师银川能源学院2014年12月10日电力电子技术课程设计任务书课程设计任务书题目:MOSFET降压斩波电路设计（纯电阻负载）初始条件：1、输入直流电压：Ud=100V2、输出功率：300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~90%5、输出电压脉率：小于10%要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、根据课程

2、设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。目录一.设计要求与方案11.1设计要求11.2设计方案1二.降压斩波电路设计方案22.1降压斩波电路原理图22.2降压斩波电路工作原理图2三.控制电路33.1工作原理43.2控

3、制芯片介绍5四.MOSFET驱动电路设计64.1驱动电路方案选择64.2驱动电路原理7五.电路各元件的参数设定85.1MOSFET简介85.2功率MOSFET的结构85.3功率MOSFET的工作原理95.4各元件参数计算9六.保护电路106.1主电路器件保护106.2负载过压保护11七．仿真电路及其仿真结果117.1仿真结果分析15八．总结16九．参考文献18MOSFET降压斩波电路设计一.设计要求与方案1.1设计要求①利用MOSFET设计一个降压斩波电路。②输入直流电压=100V，输出功率P=300W。③开

4、关频率为5KHz，占空比10%到90%。④输出电压脉率小于10%。1.2设计方案电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。控制电路根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。其结构框图如图1所示。驱动电路主电路图1电路结构图在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号，控

5、制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。18二.降压斩波电路设计方案2.1降压斩波电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件V，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提

6、供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中U0(t)所示。若负载中无反电动势时，只需令U0(t)=0，以下的分析及表达式均可适用。图2降压斩波电路原理图2.2降压斩波电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，在t=0时刻驱动V导通，电源向负载供电，负载电压U0=E，负载电流i0按指数曲线上升。当t=t1时，控制MOSFET关断负载电流经二极管VD续流，负载电压U0近似为零，负载电

7、流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常使串联的电感L值较大。电路工作时的波形图如图3所示。图3降压斩波电路的工作波形至一个周期T18结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。当电路工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图3所示。负载电压平均值为（2.1）（2.2）负载电流平均值为式中，ton为MOSFET处于通态的时间；toff为MOSFET处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比。由式（1.1）可知，输出到负载的电压平均值U0最大为U，减小占空比，U0随之减小。因此将该

8、电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。根据对输出电压平均值进行调试的方式不同，可分为三种工作方式：1)保持开关导通时间不变，改变开关T，称为频率调制工作方式；2)保持开关周期T不变，调节开关导通时间，称为脉冲宽调制工作方式；3)开关导通时间和开关周期T都可调，称为混合型。三.控制电路控制电路需要实现的功能是产生控制信号，用于控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的