降压斩波电路

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1、电力电子技术课程设计书课题：降压斩波电路设计学生姓名：葛冲学号：09050443X45学院：中北大学信息商务学院专业：电气工程及其自动化指导教师：高丽珍张晓明2011年12月30日24致谢语在新的一学期里关于电力电子技术程学到了不少关于整流电路，斩波电路的一些新的东西，充实了自己的视野，增加了自己的知识，在此感谢老师和同学们的帮助.24目录一．引言二．课程设计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4.1IGBT简介4.2驱动电路设计方案比较5.保护电路的设计6.MATLAB仿真6.1MATLAB简介

2、6.2MATLAB发展历程6.3主电路仿真7.PROTEL原理图及PCB图的绘制8.心得体会9.元件清单三．参考文献24一．引言高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源，通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。它能把电网提供的强电和粗电，它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。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。二．课程设计1.降压斩波电路的设计目的(1).通过对降压斩

3、波电路（buckchopper）的设计，掌握buckchopper电路的工作原理，综合运用所学知识，进行buckchopper电路和系统设计的能力。(2).了解与熟悉buckchopper电路拓扑、控制方法。(3).理解和掌握buckchopper电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。(4).具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力2.降压斩波电路的设计内容及要求(1).设计内容:对BuckChopper电路的主电路和控制电路进行设计，参数如下：直流电压E＝100V，负载中R＝0.5，L=1mH,反电动式EM＝10V。(2)

4、.设计要求(a)理论设计：了解掌握BuckChopper电路的工作原理，设计BuckChopper电路的主电路和控制电路。包括：IGBT电流,电压额定的选择，画出完整的主电路原理图和控制电路原理图列出主电路所用元器件的明细表(b).仿真实验:利用MATLAB仿真软件对BuckChopper电路主电路和控制电路进行仿真建模，并进行仿真实验(c).实际制作：24利用PROTEL软件绘出原理图，结合具体所用元器件管脚数，外型尺寸，考虑散热和抗干扰等因素，设计PCB印制电路板。最后完成系统电路的组装，调试。3.降压斩波电路主电路基本原理降压斩波电路主电路工作原理图如下：图1

5、降压斩波电路主电路工作原理图t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压，负载电流按指数曲线上升。图3电流断续时的波形tttOOO图2电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMt=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。24当电路工作稳定时，负载电流在一个周期的初值和终值相等如图2所示，负载电压的平均值为：式中，为V处于通态的时间，为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比，简

6、称占空比或导通比。负载电流的平均值为：若负载中L值较小，则在V关断后，到了时刻，如图3所示，负载电流已衰减至零，会出现负载电流断续的情况。由波形可见，负载电压平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。4.IGBT驱动电路4.1IGBT简介IGBT是三端器件，具有栅极G，集电极C和发射极E。它是个场控器件，通断由栅射极电压Uge决定。Uge大于开启电压Uge(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。通态时电导调制效应使电阻R减小，使通态压降减小。当栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT

7、关断。一般IGBT的开启电压Uge（th）在25度时为2~6V左右，而实际一般驱动电压取15~20V，且关断时施加一定幅值的负驱动电压，有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻有利于减小寄生振荡，该电阻值应随被驱动器件电流定额值的增大而减小。图4IGBT基本结构244.2驱动电路设计方案比较：4.2.1一个理想的IGBT驱动器应具有以下基本驱动性能：(1)动态驱动能力强，能为IGBT栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲。当IGBT在硬开关方式下工作时，会在开通及关断过程中产生较大的损耗。这个过程越长，开关损耗越大。器件工作频率较高时，开关损耗会大大超过I