降压斩波电路的设计

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1、电力电子技术课程设计报告课题：降压斩波电路的设计姓名：学号：班级：指导老师：日期：2009年5月目录一．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4IGBT驱动电路4.1IGBT简介4.2IGBT基本结构与特点4.3驱动电路设计方案比较4.4IGBT驱动电路原理图4.5IGBT的驱动性能5保护电路的设计6MATLAB仿真6.1MATLAB简介6.2MATLAB发展历程6.3主电路仿真7心得体会三．参考文献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

2、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。二正文1降压斩波电路的设计目的(1)通过对降压斩波电路（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。

3、(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＝200V，负载中R＝10，L值极大,反电动式E1＝30V。2)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

4、路。包括：IGBT电流,电压额定的选择驱动,保护电路的设计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原理图如图1所示图1降压斩波电路主电路原理图t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负

5、载电压UE，负载0电流i按指数曲线上升。0t=t时控制V关断，二极管VD续流，负载电压U近似为零，负10载电流i呈指数曲线下降。0通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。iGttoffonOTtiio1i2II1020Ott1uoEOti图2I0连续时的波形GttoffoniOTtGitoxi1i2OtIttuE1202EoOEtM图3I断续时的波形0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：ttononUEEE0ttTonoff式中，t为V处于通态的时间，t为

6、V处于断态的时间；T为开关onoff周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。U0负载电流的平均值为：I0R若负载中L值较小，则在V关断后，到了t时刻，如图3所示，负载2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U平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。04IGBT驱动电路1)IGBT的栅极驱动（a）栅极驱动电路对IGBT的影响正向驱动电压+V增加时，IGBT输出级晶体管的导通压降和开通损耗值将下降，但并不是说+V值越高越好。IGBT在关断过程中，栅射极施加的反偏压有利于IGBT的快速关断。

7、栅极驱动电路最好有对IGBT的完整保护能力。为防止造成同一个系统多个IGBT中某个的误导通，要求栅极配线走向应与主电流线尽可能远，且不要将多个IGBT的栅极驱动线捆扎在一起。（b）IGBT栅极驱动电路应满足的条件栅极驱动电压脉冲的上升率和下降率要充分大。在IGBT导通后，栅极驱动电路提供给IGBT的驱动电压和电流要具有足够的幅度。栅极驱动电路的输出阻抗应尽可能地低。栅极驱动条件与IGBT的特性密切相关。设计栅极驱动电路时，应特别注意开通特性、负载短路能力和引起的误触发等问题。2）IGBT驱动电路IGBT驱动电路主要有3

8、种典型的电路（a）阻尼滤波门极驱动电路为了消除可能的振荡现象，IGBT的栅射极间接上RC网络组成阻尼滤波器且连线采用双绞线。（b）光耦合器门极驱动电路驱动电路的输出级采用互补电路的型式以降低驱动源内阻，同时加速IGBT的关断过程。（c）脉冲变压器直接驱动IGBT的电路由于是电磁隔离方式，驱动级不需要专门直流电源，简化了电源结构。在