电力电子-降压斩波电路设计
电力电子课程设计直流降压斩波
如图2.1中V的栅极电压uGE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数上升。
当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo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，通常是串联的电感L值较大。
如图6所示：取样电压的方法是在U。端串联两个电阻再通过在电阻中分得的电压连入比较器的正端，与连入负端的基准电压（5V）进行比较。正常状态下，取样电压小于基准电压，此时比较器输出的是负的最大值，芯片正常工作，当出现过电压是，取样电压高于基准电压，此时输出高电平15V，在通过电阻分压得到5V的高电平送入芯片的10端，使其锁死，IGBT脉冲断开，电路断开，从而对电路实现过压保护。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
第四章 驱动电路设计
4.1IGBT驱动电路选择
PWM控制信号由于强度不够，不能够直接去驱动IGBT，因此需要信号放大的电路。另外直流斩波电路会产生很大的电磁干扰，会影响控制电路的正常工作，甚至导致电力电子器件的损坏。因而设计中还需要有带电器隔离的部分。所以我采用光电耦合式驱动电路。
降压斩波电路的设计
降压斩波电路的设计设计流程如下：1.确定需求输出电压：首先，需要确定所需输出电压的精度和范围。
输出电压的稳定性和精度是设计的关键，因此在实际应用中需要根据实际需求进行综合考虑。
2.选择适当的电源：根据需求输出电压的范围和精度，选择合适的电源电压。
通常，选择较高的电源电压可以提高电路效率和输出电压精度。
3.选择斩波器：斩波器是降压斩波电路的核心部件，它会将高电压转换为所需输出电压。
根据需求输出电压范围和电流要求选择合适的斩波器。
4.设计电压反馈回路：为了确保输出电压的稳定性和精度，需要设计电压反馈回路。
该回路会监控输出电压，并根据需要调整斩波器的工作状态以达到所需输出电压。
5.进一步优化设计：可以通过添加滤波电容、降噪元件等来进一步改进电路性能。
设计注意事项如下：1.稳定性和精度：降压斩波电路的设计需要注意输出电压的稳定性和精度。
可以通过合理选择斩波器、添加反馈回路等来提高电路的稳定性和精度。
2.效率：设计时需要考虑电路的效率，合理选择斩波器和电容等元件，以提高电路的效率，并减少能量损耗。
3.过载保护：电路设计中需要考虑过载保护功能，当输出电流过大时能够及时切断斩波器的工作，以保护电路和设备的安全。
4.热管理：降压斩波电路在工作过程中会产生一定的热量，需要采取措施进行热管理，防止元件过热导致电路故障。
5.耐压能力：降压斩波电路需要具备较好的耐压能力，以适应电源波动较大的情况，防止电路失效。
6.灵活性：设计时需考虑电路的灵活性，以适应不同输出电压范围和精度的需求。
总结：降压斩波电路的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑输出电压精度、稳定性、效率等因素，同时还需要考虑过载保护、热管理等问题。
只有合理选择元件并进行适当的调试和优化，才能设计出稳定可靠、性能优良的降压斩波电路。
直流降压斩波电路课程设计
直流降压斩波电路课程设计引言直流降压斩波电路是电子电路领域中一种常见的电路，它主要用于将高压直流电源降压为所需的低压直流电源，并通过斩波电路消除输出信号的脉动。
本文将详细介绍直流降压斩波电路的设计原理、实施步骤和实际应用。
设计原理直流降压斩波电路的设计原理基于基础的电路理论知识。
在设计中，需要考虑以下几个方面的内容：输入电压和输出电压的关系根据设计的需求，需要确定输入电压和输出电压的关系。
通常情况下，输出电压要低于输入电压。
这个关系对于电路的元件选择和参数确定非常重要。
电路拓扑结构根据输入输出电压的关系，可以选择不同的电路拓扑结构。
常见的直流降压斩波电路拓扑有BUCK和BOOST两种。
BUCK电路用于输出电压小于输入电压的情况，BOOST电路用于输出电压大于输入电压的情况。
斩波电路设计斩波电路的设计是直流降压斩波电路设计中的重要部分。
斩波电路的作用是消除输出信号的脉动，使输出电压更加稳定。
常见的斩波电路包括电容滤波、电感滤波等。
根据设计需求，选择合适的斩波电路并计算电路参数。
控制电路设计直流降压斩波电路通常需要控制电路来调整输出电压。
控制电路可以通过开关元件的开关频率和工作占空比来实现电压调节。
控制电路的设计需要考虑开关元件的特性和相关电路参数。
实施步骤针对以上设计原理，可以按照以下步骤进行直流降压斩波电路的设计：1.确定输入输出电压的关系，并计算所需降压比例。
2.根据电压关系选择合适的电路拓扑结构，BUCK或BOOST。
3.根据拓扑结构选择合适的元件并计算参数，包括开关元件、电容和电感等。
4.设计斩波电路，选择合适的斩波电路拓扑和计算电路参数。
5.设计控制电路，选择合适的控制策略和计算相关参数。
6.综合考虑各个部分的设计结果，进行仿真验证。
7.制作电路原型并进行实际测试，调整和优化电路参数。
8.编写电路设计报告，包括设计原理、步骤、仿真结果和实际测试结果等。
实际应用直流降压斩波电路在实际应用中有广泛的应用。
降压斩波电路
摘要直流斩波电路是将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器 , 如果改变开关的动作频率，或改变直流电流接通和断开的时间比例，就可以改变加到负载上的电压、电流平均值。
在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。
随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。
直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
全控型电力电子器件MOSFET在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
关键词：Buck Chopper MOSFET Simulink 高频开关目录1 降压斩波电路主电路基本原理 (1)2 MOSFET基本性能简介 (5)2.1 电力MOSFET的结构和工作原理 (5)2.1.1 电力MOSFET的结构 (5)2.1.2 功率MOSFET的工作原理 (6)2.2 功率MOSFET的基本特性 (6)2.2.1 静态特性 (6)2.2.2 动态特性 (7)2.3 电力MOSFET的主要参数 (8)3 电力MOSFET驱动电路 (9)3.1 MOSFET的栅极驱动 (9)3.2 MOSFET驱动电路介绍及分析 (9)3.2.1 不隔离的互补驱动电路 (9)3.2.2 隔离的驱动电路 (10)3.2.3 驱动电路的设计方案比较 (13)4 保护电路设计 (15)4.1 主电路的保护电路设计 (15)4.2 MOSFET的保护设计 (15)5 仿真结果 (17)心得体会 (23)参考文献 (24)1 降压斩波电路主电路基本原理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。
降压斩波电路的设计
1 电路总体分析与方案选择1.1问题的提出与简述直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直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—直流变换器（DC/DC Converter）。
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—交流—直流的情况，直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：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。
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为20-30V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，所涉及电力电子原理知识的直流斩波部分，可以参见所学课本第三章，所选着的全控型器件为IGBT。
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来产生PWM控制信号。
电路需要使输出电压恒定为15V，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1-1 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2-1 直流稳压电源原理框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：2P 是变压器副边的功率，1P 是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表2-2 所示：表2-2小型变压器效率副边效率P2效率n <10VA 0.610-30VA 0.730-80VA 0.880-200VA 0.85因此，当算出了副边功率2P 后，就可以根据上表算出原边功率1P 。
降压斩波电路课程设计 湖南工程学院
一：整体设计思路：电力电子器件在实际应用中，主要包括控制电路、驱动电路、主电路以及必要的保护电路组成的一个系统。
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力电子器件的开通与关断完成整个电路的功能，当控制电路所产生的控制信号足以驱动电力电子开关工作后就无需驱动电路。
（主电路核心器件为MOSFET V，利用控制电路的控制信号来控制其开通关断，获得不同的占空比从而得到所需的电压；控制电路核心元件为SG3525，该元件可产生占空比可调的矩形波，用以控制MOSFET V的通断；驱动电路主要是光电耦合电路，连接控制部分和主电路的桥梁。
）根据降压斩波电路设计要求设计出主电路、控制电路、驱动电路框图如下所示：二：电路的设计1：主电路的设计直流降压斩波电路主电路使用一个全控型器件IGBT 控制导通，利用控制电路和驱动电路来控制IGBT 的通断，当t=0时，驱动IGBT 导通，电源向负载供电，负载电压为电源电压时，负载电流io 按指数曲线上升。
当t=t1时刻控制IGBT 关断负载电流经二极管续流，负载电压uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
其中电感L 值较大。
至一个周期结束，在驱动IGBT 导通，重复上述过程当电路工作稳定时，负载电压的平均值为（加书上120页B 图）式中，Ton 为IGBT 开通时间，Toff 为IGBT关断时间，α为导通占空比，简称占空比或导通比。
α的减小Uo随之减小，因此该电路称为降压斩波电路（buck电路）。
直流降压斩波主电路图如下所示：MOSFET V的G和S端与驱动电路连接2：控制电路设计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目的。
斩波电路的控制方式包括脉冲宽度调制、频率调制（调频型）和混合型三种，此处用到的是PWM（脉冲宽度调制）来控制IGBT的通断。
PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术，通过改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路课程设计一、设计任务与要求设计一个降压斩波电路，将直流电源的电压降低到所需电压值，并实现稳定的输出。
具体要求如下：1.输入直流电源电压范围为0-100V。
2.输出电压可调，范围为0-50V。
3.输出电流最大值为5A。
4.实现恒压输出，即输出电压稳定不变。
5.电路效率高，损耗小。
6.考虑电路的安全性，添加必要的保护措施。
二、电路设计降压斩波电路主要由电源、开关管、电感、二极管和负载组成。
其工作原理是利用开关管在斩波周期内反复通断，控制电感电流的平均值，从而达到降低输出电压的目的。
1.电源：采用0-100V的直流电源，满足输入电压范围要求。
2.开关管：选择合适的开关管，如MOSFET或IGBT等，根据输入电压和电流要求进行选择。
3.电感：选择适当的电感值，以保证电路的稳定性和效率。
4.二极管：选择合适的整流二极管，如肖特基二极管或快恢复二极管等，以保证电路的稳定性和效率。
5.负载：根据设计要求，选择适当的负载电阻或负载电容等。
三、电路原理图设计根据以上分析，可以设计出降压斩波电路的原理图。
在原理图中，需要标明各元件的参数和连接方式，并注意电路的安全性和可靠性。
例如，为保护开关管和二极管，可以在电路中添加限流电阻或温度保护元件等。
四、仿真与测试在完成原理图设计后，需要进行仿真和测试，以验证设计的正确性和可靠性。
可以使用仿真软件如Multisim进行仿真分析，并根据测试结果对电路参数进行调整。
实际测试时，可以使用电子负载仪等设备进行测试，并记录测试数据和波形。
五、总结与反思在完成降压斩波电路课程设计后，需要对整个设计过程进行总结和反思。
总结设计的优点和不足之处，提出改进方案和优化措施，为今后的课程设计和工程实践提供有益的参考和借鉴。
降压直流斩波电路设计课程设计论文
《电力电子技术》课程设计说明书降压直流斩波电路设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
降压斩波电路的设计
电气与电子信息工程学院电力电子课程设计设计题目：降压斩波电路设计专业班级：电气工程及其自动化本科1班学号：*************名：**指导教师：南光群黄松柏设计时间：2011/5/3～2011/5/13设计地点：K2电力电子实验室电力电子课程设计成绩评定表指导教师签字：2011年5 月20 日《电力电子课程设计》课程设计任务书2011 ～2012 学年第1学期学生姓名：朱波专业班级：电气工程及其自动化2008(1)班指导教师：南光群、黄松柏工作部门：电气学院电气自动化教研室一、课程设计题目：降压斩波电路设计二、课程设计内容1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。
注：详细要求和技术指标见附录。
三、进度安排2．执行要求电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。
严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。
四、基本要求（1）参考毕业设计论文要求的格式书写，所有的内容一律打印；（2）报告内容包括设计过程、电路元件参数的计算、系统仿真结果及分析；（3）要有完整的主电路原理图和控制电路原理图；（4）列出主电路所用元器件的明细表。
（5）参考文献五、课程设计考核办法与成绩评定六、课程设计参考资料[1]王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版）.北京：机械工业出版社，2001[2]王文郁.电力电子技术应用电路.北京：机械工业出版社，2001[3]李宏.电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京：机械工业出版社，2001[4] 石玉、栗书贤、王文郁.电力电子技术题例与电路设计指导. 北京：机械工业出版社，1999[5] 赵同贺等.新型开关电源典型电路设计与应用.北京：机械工业出版社，2010指导教师：南光群、黄松柏2011年10月8日教研室主任签名：胡学芝2011年10 月9日附录：详细要求和技术指标降压斩波电路设计一、设计要求：1、输入直流电压：U d=100V；2、输出功率：150W；3、开关频率：10kHz；4、占空比：0.1~0.9；5、电阻性负载；6、输出电压脉率：小于10%。
《电力电子技术》Buck降压斩波电路(课件)
Dr.Feng
《电力电子技术》Buck降压斩波电路
1
3.2 降压变换电路
导入： 1.降压变换电路是一种输出电压的平均值低于输入 直流电压的变换电路。
2.开关电源及直流电动机驱动，如：UPS，手机、笔记本等便携式设备的
直流电源，无轨电车、地铁列车、电动汽车的无级变速控制等。
t
t
t
10
三.数量关系：
1.在稳定条件下，一个周期内电感电流平均增量为零的现象称为电感
伏秒平衡。△i=0，从而△Ψ=0，则有电感 伏秒平衡方程：
(U dU o)ton U otoff
TS
TS tontoff
uL
t on
t off
Ud -UO
Ud Uo
UOtonUd DU d Ud TS
0 -UO
DTS
0uu L u iu d o
L
o
U u 忽略输出电压的d纹波： o
uL Uo
u
iD
DUVoD
u
u
D L Vu i DCiDC CRiuOL
i C
u u o C C
iO
R
uo
dLi-Uo 0为定 降压值 i变L线 换， 电性 路 衰降减 压变换的 电路VT断开时等效电路
dt L
iL - U o t L
I2
I L
②I L开关频率f越高、电感L越大、IOK越小， 越I 1容易实现电感电流连续工作模式。
t
0
t
0 ③实际负载电流IO>IOK时，电感电流连续；
IO=IOK时，电感电流临界连续；IO<IOK时，
电感电流断续。
IGBT直流降压斩波电路设计
目录1设计原理分析 (1)1.1总体结构分析 (1)1.2主电路的设计 (1)1.3触发电路的选型 (2)1.4驱动电路选型 (3)1.5整流滤波电路 (5)2. 设计总电路图及参数 (6)2.1设计总电路图 (6)2.2 元件参数计算 (8)3. 元器件清单 (10)小结 (11)参考文献 (11)IGBT 直流降压斩波电路的设计1设计原理分析1.1总体结构分析直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。
它在电源的设计上有很重要的应用。
一般来说，斩波电路的实现都要依靠全控型器件。
在这里，我所设计的是基于IGBT 的降压斩波短路。
直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。
电路的结构框图如下图（图1）所示。
图1 电路结构框图1.2主电路的设计主电路是整个斩波电路的核心，降压过程就由此模块完成。
其原理图如图2所示。
图2 主电路原理图如图，IGBT 在控制信号的作用下开通与关断。
开通时，二极管截止，电流io 流过大i EV +-MRLVD a)i oE Mu oi G电源 触发电路 驱动电路 主电路整流滤波电路电感L ，电源给电感充电，同时为负载供电。
而IGBT 截止时，电感L 开始放电为负载供电，二极管VD 导通，形成回路。
IGBT 以这种方式不断重复开通和关断，而电感L 足够大，使得负载电流连续，而电压断续。
从总体上看，输出电压的平均值减小了。
输出电压与输入电压之比α由控制信号的占空比来决定。
这也就是降压斩波电路的工作原理。
降压斩波的典型波形如下图所示。
图3 降压电路波形图图2中的负载为电动机，是一种放电动式负载。
反电动势负载有电流断续和电流连续两种工作状态。
分别入图3中b ）和a ）所示。
无论哪一种情况，输出电压的平均值都与负载无关，其大小为：（1-1）T on 表示导通的时；T off 表示截止的时间 ；α表示导通时间占空比。
对于输出电流，当0U >E 时电流连续，输出电流平均值大小为：（1-2） 当Uo<E 时，电流既无法通过IGBT 也无法通过二极管。
降压式直流斩波电路设计
降压式直流斩波电路设计第三章降压式直流斩波电路设计3.1 降压式设计原理降压式直流斩波电路是一种用来连接电源和负载，能够有效降低电源输出电压，同时保持电源工作电压及负载工作电压在允许范围内的电路。
由于降压式直流斩波电路有双极半桥，可以有效减少电源输出电压，并且保证电源工作电压和负载工作电压的稳定性。
一般来说，降压式直流斩波电路的运行原理如下：当电源输出电压大于负载工作电压时，双极半桥由负极起动，电源输出电压会被半桥放电，电流不断流入负载，从而使电源输出电压降低；当电源输出电压低于负载工作电压时，双极半桥由正极起动，电源输出电压被半桥吸收，电流向负载输出，从而使电源输出电压增加。
3.2 降压式斩波电路设计降压式直流斩波电路的设计主要包括以下几个方面：（1）选择合适的电路板尺寸：首先，根据电路的尺寸要求，为降压式直流斩波电路板选择合适的尺寸。
（2）安装合适的电路板模块：其次，根据不同设计要求，需要安装合适的模块，比如双极半桥和稳压模块等。
（3）选择合适的参数：最后，为了确保电路的正确运行，还需要根据电路应用场景选择合适的参数，比如电源电压、斩波电压、负载最大输出电流等。
3.3 降压式斩波电路实验为了检测降压式直流斩波电路的设计是否符合设计要求，我们进行了实验检验。
实验内容如下：（1）电源输出电压：我们采用WZT-30-2L-24电源，在实验室测试，电源输出电压为24V±1V。
（2）负载工作电压：我们在实验室测试，负载工作电压稳定在5V±0.1V。
（3）负载最大输出电流：我们在实验室测试，负载最大输出电流为4A。
实验结果表明，设计的降压式直流斩波电路符合设计要求，可以正常运行。
降压直流斩波电路课程设计
降压直流斩波电路课程设计
降压直流斩波电路是一种基本的电子电路，它可以将高电压的直流电源降压为合适的电压，以满足电子设备的需求。
以下是一个简单的降压直流斩波电路的课程设计：
1.电路原理：降压直流斩波电路主要由变压器、桥式整流电路、
电容和负载组成。
变压器将高电压的直流电源降压，桥式整流电路将交流输出转换为直流输出，电容平滑输出电压，负载则是电路的输出部分。
2.设计要求：设计一个输出电压为12V，输出电流为1A的降压直
流斩波电路。
3.设计步骤：
（1）计算变压器的变比。
因为输出电压为12V，变压器的变比为Vin/Vout=36/12=3。
（2）选择变压器。
根据变比选择合适的变压器。
（3）设计桥式整流电路。
选择合适的整流二极管和滤波电容。
（4）计算电容容值。
根据输出电流和输出电压计算电容的容值。
（5）确定负载。
根据输出电流和输出电压确定负载的电阻值。
（6）进行电路仿真。
使用电路仿真软件进行电路仿真，验证电路的性能是否符合设计要求。
4.实验步骤：
（1）搭建电路。
根据设计要求，搭建电路。
（2）连接电源。
将电源连接到电路上，调整电源输出电压。
（3）测量输出电压和输出电流。
使用万用表测量输出电压和输出电流，检查是否符合设计要求。
（4）观察电路波形。
使用示波器观察电路各部分的电压和电流波形，检查是否正常。
5.实验结果：
经过实验测量和仿真验证，输出电压为12V，输出电流为1A，符合设计要求。
降压斩波电路设计说明
1 绪论电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展, 新技术的出现又会使许多应用产品更新换代, 还会开拓更多更新的应用领域。
开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现, 将标志着这些技术的成熟, 实现高效率用电和高品质用电相结合。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
直流斩波电路（DCChopper）的功能是将直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—直流变换器（DC/DCConverter ）。
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—交流—直流的情况，直流斩波电路的种类较多，包括6 种基本斩波电路：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。
其中IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFE与GTR的复合器件。
它既有MOSFE易驱动的特点，输入阻抗高，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFE与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率围，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点，因此发展很快。
直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电气隔离。
IGBT 降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路-课程设计1000字IntroductionThe purpose of this project is to design a low power supply voltage chopping circuit. It is important to have a stable voltage supply, especially for electronic equipment.Without a stable voltage, the device may not work correctly or could be damaged. This project demonstrates how todesign a voltage chopping circuit and its applications.DesignTo design a low power supply voltage chopping circuit, the following steps are followed:1) Determine the requirements of the circuit2) Choose the circuit components3) Design the circuit4) Test the circuitRequirementsThe circuit must meet the following requirements:1) Input voltage range of 5V to 15V2) Output voltage range of 1V to 5V3) Output current range of 1mA to 10mA4) Low power consumption5) Stable output voltageComponentsThe following components were chosen for the circuit design:1) NE555 timer IC2) LM386 op-amp3) Capacitors4) Inductors5) Resistors6) DiodesCircuit DesignThe circuit was designed in the following way:1) The NE555 timer IC was set up as an astable multivibrator, which produced a square wave output of a certain frequency.2) The output of the NE555 timer IC was fed into an inductor and a capacitor, forming a series resonant LC circuit. The LC circuit was tuned to the frequency of the square wave output of the NE555 timer IC.3) The output of the LC circuit was fed into the LM386 op-amp, which provided a low output impedance amplifier.4) The output of the LM386 op-amp was fed back to the input of the NE555 timer IC, which controlled the duty cycle of the square wave output.TestingThe circuit was tested by applying different input voltages and measuring the output voltage and current. The results showed that the circuit was able to produce a stable output voltage within the desired range and current range. The output voltage was also adjustable depending on the duty cycle of the NE555 timer IC. The low power consumption of the circuit was also verified.ConclusionThe low power supply voltage chopping circuit designed in this project is useful in situations where a stable voltage supply is required for electronic equipment. The circuit was able to meet the requirements set out in the designphase and was successfully tested. The circuit design could also be modified to cater for different voltage and current ranges, making it versatile for a range of applications.。
电力电子-降压斩波电路设计
电力电子课程设计说明书题目：降压斩波电路设计学生姓名：蒋文锋学号： 201206010216院（系）：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：康家玉2014 年 12 月 20日目录一、设计背景 (2)二设计要求与方案 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 方案确定 (3)三主电路设计 (4)3.1 主电路方案 (4)3.2 工作原理 (4)3.3参数分析 (6)四控制电路设计 (7)4.1 控制电路方案选择 (7)4.2 工作原理 (8)4.3 控制芯片介绍 (9)五驱动电路设计 (11)5.1 驱动电路方案选择 (11)5.2工作原理 (12)六保护电路设计 (13)6.1 过压保护电路 (13)6.2 过流保护电路 (14)七设计总图 (15)八元器件清单 (16)九设计反思 (17)十参考文献 (18)一、设计背景随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
开关电源分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC 变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
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。
IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
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目录一、引言 (2)二、设计要求与方案 (2)2.1设计要求 (2)2.2 方案确定 (3)三、主电路设计 (3)3.1 主电路方案 (3)3.2 工作原理 (4)3.3 参数分析 (5)四、控制电路设计 (5)4.1 控制电路方案选择 (5)4.2 工作原理 (6)4.3 控制芯片介绍 (7)五、驱动电路设计 (9)5.1 驱动电路方案选择 (9)5.2 工作原理 (10)六、保护电路设计 (11)6.1 过压保护电路 (11)6.2 过流保护电路 (12)七、课程设计总结 (13)八、元器件清单 (14)九、参考文献 (14)十、附图 (16)一、引言随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
开关电源分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC 变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
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。
IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。
IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。
二、设计要求与方案2.1 设计要求2.1.1 课程设计目的1、培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
2、培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养运用知识的能力和工程设计的能力。
4、提高课程设计报告撰写水平。
2.1.2 课程设计要求降压斩波电路设计要求：=100V1、输入直流电压：Ud2、开关频率40KHz3、输出电压范围50V~80V4、输出电压纹波：小于1%5、最大输出电流：5A6、具有过流保护功能，动作电流：6A7、具有稳压功能8、效率不低于70%2.2 方案确定电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和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力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。
根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如图1所示。
图1降压斩波电路结构框图在图1结构框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，控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开关控制端，可以使其开通或关断的信号。
通过控制开关的开通和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。
控制电路中的保护电路是用来保护电路的，防止电路产生过电流现象损害电路设备。
三、主电路设计3.1 主电路方案根据所选课题设计要求设计一个降压斩波电路，可运用电力电子开关来控制电路的通断即改变占空比，从而获得我们所想要的电压。
这就可以根据所学的buck降压电路作为主电路，这个方案是较为简单的方案，直接进行直直变换简化了电路结构。
而另一种方案是先把直流变交流降压，再把交流变直流，这种方案把本该简单的电路复杂化，不可取。
至于开关的选择，选用比较熟悉的全控型的IGBT管，而不选半控型的晶闸管，因为IGBT 控制较为简单，且它既具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单等特点，又用通态压降小、耐压高、电流大等优点。
3.2 工作原理根据所学的知识，直流降压斩波主电路如图2所示：图2 主电路图直流降压斩波主电路使用一个全控器件IGBT控制导通。
用控制电路和驱动电路来控u=E，负载制IGBT的通断，当t=0时，驱动IGBT导通，电源E向负载供电，负载电压0 i按指数曲线上升。
电路工作时波形图如图3所示：电流i Gi图3 降压电路波形图当1t t =时刻，控制IGBT 关断，负载电流经二极管D V 续流，负载电压0u 近似为零，负载电流指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小，故串联L 值较大的电感。
至一个周期T 结束，再驱动IGBT 导通，重复上一周期的过程。
当电力工作于稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等，负载电压的平均值为i i i t t U U U U t t Tα===+on on o on off ont 为IGBT 处于通态的时间；off t 为处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比。
通过调节占空比α使输出到负载的电压平均值0U 最大为E ，若减小占空比α，则0U 随之减小。
由此可知，输出到负载的电压平均值Uo 最大为U i ，若减小占空比α，则Uo 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
3.3参数分析主电路中需要确定参数的元器件有IGBT 、二极管、直流电源、电感、电阻值的确定，其参数确定如下：(1)电源 要求输入电压为100V 。
(2)电阻 因为当输出电压为50-80V 时，假设输出电流为0.1-5A 。
所以由欧姆定律可得负载电阻值为Ω-80010，所以取电阻20欧姆。
(3)IGBT 由图3易知当IGBT 截止时，回路通过二极管续流，此时IGBT 两端承受最大正压为100V ；而当α=1时，IGBT 有最大电流，其值为5A 。
故需选择集电极最大连续电流c I =A 10，反向击穿电压V B vceo 200=的IGBT ，而一般的IGBT 都满足要求。
(4)二极管 其承受最大反压100V ，其承受最大电流趋近于5A ，考虑2倍裕量，故需选择V U N 200≥，A I N 10≥的二极管。
(5)电感 由上面所选的电阻20欧姆，根据欧姆定律： 当Uo=80V 时，Iomax=4A;当Uo=50V 时，Iomin=2.5A;根据电感电流连续时电感量临界值条件：L=Uo*（Ud-Uo ）/(2UdIo)为了保证负载最小电流电路能够连续，取Io=2.5A 来算，可得L=0.125mH ，所以只要所取电感L>0.125mH ，取L=1mH 。
（6）开关频率 f=40kHz（7）电容 设计要求输出电压纹波小于1%，由纹波电压公式：o 0I U R =o 0I U R =8/)(*-Ud∆Uc2=LCfUoUoUd可得LC >= 0.195 uH*F取C=0.47mF四、控制电路设计4.1 控制电路方案选择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目的。
斩波电路有三种控制方式：1.保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型；2.保持导通时间不变，改变开关周期T，成为频率调制或调频型；3.导通时间和周期T都可调，是占空比改变，称为混合型。
因为斩波电路有这三种控制方式，又因为PWM控制技术应用最为广泛，所以采用PWM控制方式来控制IGBT的通断。
PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。
这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。
改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制。
图4.1 SG3525引脚图对于控制电路的设计其实可以有很多种方法，可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD等等来输出PWM波，也可以通过特定的PWM发生芯片来控制。
因为题目要求输出电压连续可调，所以我选用一般的PWM发生芯片来进行连续控制。
对于PWM发生芯片，我选用了SG3525芯片，其引脚图如图4.1所示，它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。
其11和14脚输出两个等幅、等频、相位互补、占空比可调的PWM信号。
脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。
振荡器还设有外同步输入端(脚3)。
脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。
该放大器是一个两级差分放大器。
根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈补偿网络，另外当10脚的电压为高电平时，11和14脚的电压变为10输出。
4.2 工作原理由于SG3525的振荡频率可表示为 ：)37.0(1d t t R R C f += 4.1 式中:t C , t R 分别是与脚5、脚6相连的振荡器的电容和电阻；d R 是与脚7相连的放电端电阻值。
根据任务要求需要频率为40kHz ，所以由上式可取t C =0.01μF, t R = Ωk 1,d R =Ω600。
可得f=40kHz ，满足要求。
图4.2 控制电路SG3525有过流保护的功能，可以通过改变10脚电压的高低来控制脉冲波的输出。
因此可以将驱动电路输出的过流保护电流信号经一电阻作用，转换成电压信号来进行过流保护，同理也可以用10端进行过压保护，如图4.2所示10端外接过压过流保护电路。
当驱动电路检测到过流时发出电流信号，由于电阻的作用将10脚的电位抬高，从而11、14脚输出低电平，而当其没有过流时，10脚一直处于低电平，从而正常的输出PWM 波。
SG3525还有稳压作用。
1端接芯片内置电源，2端接负载输出电压，通过1端的变位器得到它的一个基准电位，从而当负载电位发生变化时能够通过1、2所接的误差放大器来控制输出脉宽的占空比，若负载电位升高则输出脉宽占空比减小，使得输出电压减小从而稳定了输出电压，反之则然。
调节变位器使得1端得到不同的基准电位，控制输出脉宽的占空比，从而可使得输出电压为50-80V范围。
4.3 控制芯片介绍本控制电路是以SG3525 为核心构成,SG3525 为美国Silicon General 公司生产的专用，它集成了PWM 控制电路,其内部电路结构及各引脚功能如图4.3所示,它采用恒频脉宽调制控制方案,内部包含有精密基准源,锯齿波振荡器,误差放大器,比较器,分频器和保护电路等.调节Ur 的大小,在11,14两端可输出两个幅度相等,频率相等,相位相差, 占空比可调的矩形波(即PWM信号).然后，将脉冲信号送往芯片HL402，对微信号进行升压处理，再把经过处理的电平信号送往IGBT，对其触发，以满足主电路的要求。