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1、1总体分析与解决方案1.1问题的提出与简述直流斩波电路(DCChopper)的功能是将言流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流一直流变换器(DC/DCConverter)o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，不包括直流一交流一直流的情况，育流斩波电路的种类较多，包括6种基木斩波电路：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，其屮前两种应用最广泛。利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路,如电流可逆斩波电路，桥式
2、可逆斩波电路等，利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。1.2设计目的及解决方案任务的要求是需要设计一个输出电压在10〜200V间连续可调的直流稳压电源，此部分内容由以前所学模拟电路知识可以解决。然后对降压斩波主电路进行设计，其涉及电力电子原理知识的直流斩波部分。任务还需要通过PWM方式来控制IGBT的通断，查阅相关资料，需要使用脉宽调制器SG3525来产牛PWM控制信号。电路需要使输出电压10-200V间连续可调，采用电压闭环，将输出电压反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信
3、号，达到负反馈稳定控制的目的。得到电路的原理框图如下：图1总电路原理框图2直流稳压电源设计2.1电源设计原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，其原理框图如下所示:图2直流稳压电源原理框图图3直流稳压波形图电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。电源变压器的效率为：，其中：£是变压器副边的功率,片是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1小型变压器效率副边功率/<10VA10-3016430〜80E480〜200E4
4、效率〃0.60.70.80.85因此，当算岀了副边功率巴后，就可以根据上表算出原边功率片。在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压1；2变换成脉动的直流电压U3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压U2的有效值的关系为：6=（1」〜IF）/；在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：URM=42U2；流过每只二极管的平均电为：，其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间
5、常数RC应满足：,其中：T=20ms是50Hz交流电压的周期。参数计算根据滤波电路的输出电压UT,确定电源变压器副边电压血的有效值”2；根据滤波屯路的最犬输出电流/omax,确定流过电源变压器副边的电流厶和电源变压器副边的功率根据4,从表2・1查出变压器的效率T],从而确定电源变压器原边的功率片。然后根据所确定的参数，选择电源变压器。确定整流二极管的正向平均电流1D、整流二极管的最大反向电压{/加和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容。依据上述设计步骤，对本次课程的直流电源进行
6、设计，输岀电压为U}=200Vo最大输出电流假设为1A,则由/=(1.1〜1・2)匕可知:S=1667〜181U变压器副边电流：I2>4niax=1A,取厶=1.5A因此，变压器副边输出功率：P2>I2U2=SWo由于变压器的效率77=0.85,变压器原边输入功率功率为300W的变压器。再选用整流二极管和滤波电容，由于：URM>V2t/2=72x181=2537,人唤iA。IN4004的反向击穿电压U啟>2537，额定工作电流ID=1A=ZOmax,故整流二极管选用IN4004o由于电路对纹波无要求，而电
7、容的耐压要大于42U2=253V,故滤波电容C取容量为5OO
8、1F,耐压为300V的电解电容。3降压斩波主电路设计3.1BUCK电路工作原理图5BUCK电路图降压斩波电路(BuckChopper)的原理图如上所示。该电路使用一个全控器件V,图中为IGBT,也可使用其他器件，若采用晶闸管，需要设置使晶闸管关断的辅助电路。在图5中，为在V关断时给负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。若负载中无反电
9、动势时，只需令Em=0o电路的工作波形如下所示：图6电流连续时波形图由图6中的V的栅射电压Uge波形可知，在t二0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压匕二E,负载电流％按指数曲线上升。当t予时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压匕近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L值很大的电感。至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。当电路工作与稳
