直流斩波电路的设计 沈阳大学
直流斩波电路设计
第一章电路总体思路，基本结构和原理框图1.1 电路总体思路直流斩波电路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。
在设计直流斩波电路过程中，日常所用的电源一般都是220V 交流电，在设计中首先通过变压器降压，然后用整流电路将交流电转变为直流电，经过绿波电路滤掉高次谐波，从而获得直流斩波电路的输入电压。
控制和驱动电路，采用直接产生PWM的专用芯片SG3525，该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。
为了减少不同电源之间的相互干扰，SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路，通过驱动电路对信号进行放大，放大后的电压可以直接驱动IGBT。
此电路具有信号稳定，安全可靠等优点。
因此他适用于中小容量的PWM斩波电路。
过压和过流保护电路，均采用反馈控制,将过流过压信号反馈到芯片SG3525的输入，从而起到调节保护作用。
1.2 基本结构直流斩波电路一般主要可分为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。
主电路模块，主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩波电路组成，其中主要由全控器件IGBT的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。
的大小。
控制电路模块，可用直接产生PWM的专用芯片SG3525来控制IGBT的开通与关断。
驱动电路模块，驱动电路把控制信号转换为加在IGBT控制端和公共端之间，用来驱动IGBT的开通与关断。
1.3 原理框图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。
因此，一个完整的降压斩波电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。
直流降压斩波电路课程设计
直流降压斩波电路课程设计一、设计背景直流降压斩波电路是电子工程中常见的一种电路，其作用是将高压的直流电源转换为低压的直流电源，以满足不同设备对电压的需求。
本次课程设计旨在通过设计一个直流降压斩波电路来加深学生对该电路原理和应用的理解，并提高学生的实践能力。
二、设计要求1. 输入电压：24V DC2. 输出电压：12V DC3. 输出电流：最大2A4. 效率：不低于80%5. 稳定性：输出稳定性好，纹波小于100mV三、设计原理1. 直流降压原理直流降压是指通过变换器将输入端直流高压转换成输出端所需的较低直流电源。
通常情况下，使用变换器将输入端高频交变成矩形波进行输出，再通过滤波器进行平滑处理，从而得到稳定的直流输出。
2. 斩波原理斩波是指将交流信号转化为脉冲信号输出。
在斩波过程中，通过改变占空比（即高电平时间与周期时间之比）可以调节输出脉冲宽度，从而实现对输出电压的调节。
3. 直流降压斩波电路原理直流降压斩波电路是将直流高压输入信号通过变换器转化为高频交流信号，再通过斩波电路将其转化为脉冲信号输出。
最后通过滤波器对输出信号进行平滑处理，得到稳定的直流低压输出。
四、设计方案1. 变换器选择变换器是直流降压斩波电路中最关键的部分之一。
在本次设计中，我们选择使用UC3845作为变换器控制芯片，并搭配IRF540N MOSFET管进行驱动。
同时，我们还需要根据输入和输出电压的不同来选择合适的变压器。
2. 斩波电路设计在本次设计中，我们选择使用NE555作为斩波芯片，并根据输入和输出电压的不同来计算出合适的占空比。
同时，在斩波过程中还需要注意控制脉冲宽度以保证输出稳定性。
3. 滤波器设计滤波器是直流降压斩波电路中用于平滑处理输出信号的部分。
在本次设计中，我们选择使用L-C滤波器进行滤波处理，以保证输出电压的稳定性和纹波小于100mV。
4. 控制电路设计为了保证直流降压斩波电路的稳定性和安全性，我们还需要设计一个控制电路来监测输入和输出电压，并对变换器进行合适的控制。
直流斩波电路设计
一、设计项目与要求1、输入直流电压U i=60V,R=8Ω；2、输出电压范围为0-100V，试选用合适斩波电路；3、计算占空比α=23%和α=59%时，负载两端输出电压和电流；4、画出α=23%和α=59%时斩波电路的电压电流波形分析图；5、IGBT的工作特性分析。
二、电路原理图设计2.1主电路的设计斩波电路:将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。
也称为直流-直流变换器(DC/DCConverter)。
一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流-交流-直流。
升降压斩波斩波电路结构Boost型升降压斩波变换器的特点是输出电压可以低于电源电压，也可以高于电源电压，是将降压斩波和升压斩波电路结合的一种直接变换电路。
主要由功率开关、二极管、储能电感、输出滤波电容等组成。
本次课题是在输入直流电压为60V时，想要输出电压的范围为0-100V，故而要选择的斩波电路应为升降压斩波斩波电路。
图1升降压斩波电路原理图2.2触发电路设计斩波器触发电路由三部分组成，图2为斩波器触发电路的原理图。
第一部分为由幅值比较电路U1和积分电路U2组成一个频率和幅值均可调的锯齿波发生器。
电位器RP1用来调节锯齿波的上下位置，电位器RP2用来调节锯齿波的频率，频率从100到700Hz可调。
由于晶闸管的开关速度及LC振荡频率所限，所以在斩波实验中我们一般选用200Hz这一范围。
第二部分是比较器部分。
比较器U3输入的一路是锯齿波信号，另一路是给定的电平信号，输出为前沿固定后沿可调的方波信号。
改变输入的电平信号的值，则相应改变了输出方波的占空比。
第三部分是比较器产生的方波送到4098双单稳电路U4，单稳电路则在方波的前沿和后沿分别产生两个脉冲，如图4所示，其后沿脉冲随方波的宽度变化而移动，前沿脉冲相位则保持不变，输出的脉冲经三极管放大通过脉冲变压器输出。
将上述两脉冲分别送至主晶闸管及辅助晶闸管，其中方波前沿触发脉冲G1、K1接主晶闸管VT1，而后沿触发脉冲G2、K2接辅助晶闸管VT2。
课程设计--直流斩波电路的设计
电力电子技术课程设计说明书题目直流斩波电路的设计学院：电气与信息工程学院前言直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用，如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。
直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton （通用，Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts （易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：降压斩波器（Buck Chopper电路），其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。
升压斩波器（Boost Chopper电路），其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同降压或升压斩波器（Buck-Boost Chopper电路）降压或升压斩波器（Cuk Chopper电路）Sepic斩波电路Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用是逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3，效率为(80-90)%。
日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为(200-300)kHz，功率密度已达到27W/cm^3，采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管)，是整个电路效率提高到90%。
直流斩波电路原理实验报告新颖完整
直流斩波电路原理实验报告新颖完整实验报告：直流斩波电路原理及实验一、实验目的掌握直流斩波电路的基本原理，了解其在工程中的应用，进一步加深对电路的理解。
二、实验器材1.直流电源2.电阻、电容、二极管、晶体管等元器件3.示波器、万用表等测试仪器三、实验原理四、实验步骤1.搭建直流斩波电路按照实验原理搭建直流斩波电路，将直流电源连接到斩波器的输入端，然后将输出端连接到滤波电路。
2.测量电路参数使用万用表等测试仪器，依次测量电阻、电容、二极管等元器件的电阻值、电容值、正向电压降等参数。
3.进行示波器测量将示波器的探头分别连接到斩波器的输入端和输出端，观察输入信号和输出信号的波形，并记录下相关数据。
4.更换元器件在保持电路基本结构不变的情况下，更换其中一元器件，并观察输出信号的变化，记录下相关数据。
五、实验数据记录及分析1.电路参数记录测得的电阻、电容、二极管等元器件的电参数。
2.示波器测量数据记录输入信号和输出信号的波形，并分析其频率、幅值等特征。
3.元器件更换实验数据记录更换元器件后输出信号的波形，并分析其变化原因。
六、实验结果讨论通过实验数据的记录和分析，得出直流斩波电路的输入信号和输出信号的关系，进一步认识到电路中各元器件的作用与影响。
七、实验心得通过本次实验，我深入理解了直流斩波电路的原理和应用，并通过实际操作了解了不同元器件对输出信号的影响，加深了对电路的认识。
这次实验让我更加熟悉了直流斩波电路的特点，培养了动手实验的能力，提高了解决问题的能力。
希望今后能在工程中更好地应用直流斩波电路的知识。
电力电子课程设计 直流电动机的直流斩波调速
电力电子技术课程设计题目：直流电动机的直流斩波调速姓名：班级：学号：指导教师：完成日期：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。
励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制；而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。
所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R 即可改变端电压，达到调速目的。
这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。
该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。
与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
关键字：直流电动机、调速、直流斩波第一章系统工作原理直流电机斩波调速控制系统的原理框图如图1-1所示：图1-1 原理框图1.1 结构与调速原理直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。
其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。
直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。
其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。
直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。
其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。
电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。
直流斩波电路的设计.
直流斩波电路的设计摘要：本文主要介绍的是直流斩波电路的设计，通过对直流源，控制电路，驱动电路和保护电路的设计完成整个直流斩波电路的设计。
关键词：直流斩波；控制；驱动；保护引言直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用，如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。
直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton （通用，Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts （易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：降压斩波器（Buck Chopper电路），其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。
升压斩波器（Boost Chopper电路），其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同降压或升压斩波器（Buck-Boost Chopper电路）降压或升压斩波器（Cuk Chopper电路）Sepic斩波电路Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用是逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3，效率为(80-90)%。
直流升压斩波电路课程设计
直流升压斩波电路课程设计介绍如下：
直流升压斩波电路是一种能够将直流电源输出电压升高的电路，其基本结构包括斩波电路和升压电路。
在本次课程设计中，我们将设计一种直流升压斩波电路，并通过实验验证其性能。
设计需求：
1.输入电压：12V直流电源；
2.输出电压：至少24V；
3.斩波电路：使用快速二极管；
4.升压电路：使用升压变压器；
5.输出电压稳定性：±2%；
6.负载变化时输出电压稳定性：±5%。
设计步骤：
1.根据设计需求，选择适合的二极管和变压器。
在实验中我们选择快速二极管1N4148
以及3:1的升压变压器；
2.根据升压电路的特点，需要选择合适的升压交流电压。
一般情况下，将输入交流电
压直接升高三倍的场合比较适宜。
根据实验需要，我们选择将输入电压升高2倍，即使用3:1的升压变压器；
3.设计斩波电路。
斩波电路是直流升压斩波电路的关键。
为了避免斩波电路对输出电
压的影响，我们选择快速二极管1N4148作为斩波管，将其正向的承受电压设为12V 即可；
4.设计升压电路。
升压电路是直流升压斩波电路的另一个重要组成部分。
根据设计需
求，我们选择将输入电压升高2倍，因此需要选用3:1的升压变压器；
5.组装电路并测试。
将斩波电路和升压电路组装在一起，接入12V直流电源。
使用示
波器检测电路输出电压波形，并进行输出稳定性测试，最终得出该直流升压斩波电路的性能。
通过以上设计步骤，我们可以设计出一款简单的直流升压斩波电路，并通过实验验证其性能。
实验五直流斩波电路实验报告
实验五：直流斩波电路实验报告摘要：本实验通过搭建直流斩波电路，探究斩波电路的工作原理和特性。
实验过程中分别采用了负载电阻和电感作为负载，测量了负载电压和负载电流的波形，并对实验结果进行了分析和总结。
一、实验目的：1. 熟悉直流斩波电路的基本原理和组成；2. 探究负载对直流斩波电路性能的影响；3. 学习使用示波器测量电路中的电压和电流波形。
二、实验仪器与材料：1. 电压信号发生器2. 直流电源3. 电阻4. 电感5. 整流二极管6. 电容7. 示波器8. 万用表9. 连接线三、实验原理：直流斩波电路是一种可以将直流电信号转换为脉冲电信号的电路。
其基本原理是利用一个开关元件（如开关管）对直流信号进行开关控制，通过对开关的开关和关断，可以产生近似方波的脉冲信号。
斩波电路一般由直流电源、开关元件、负载电阻、滤波电路等组成。
四、实验内容：1. 搭建直流斩波电路；2. 分别设置负载电阻和电感作为负载；3. 设置电压信号发生器输出直流信号；4. 调节直流电源的输出电压，观察负载电压和负载电流的波形；5. 利用示波器测量并记录负载电压和负载电流的波形；6. 分析实验结果，总结实验现象和规律。
五、实验步骤：1. 将直流电源和电容连接成充电电路，电容两端接地；2. 将电容两端接入斩波电路，与负载电阻或电感串联；3. 将电容两端连接到示波器，观察负载电压的波形；4. 将负载电阻或电感两端接入示波器，观察负载电流的波形；5. 调节电压信号发生器输出直流信号，设置合适的频率和幅度。
六、实验结果与分析：在负载电阻为负载时，通过示波器观察到负载电压为一周期的方波信号，频率与信号发生器设置的频率相同，幅度由直流电源的输出电压决定。
过渡过程中存在电阻的上升和下降，但变化很快并趋于平稳。
在电感为负载时，观察到负载电压和电流呈现一周期的正弦波信号。
电感的存在使得电流与电压之间存在相位差，并且电感会给斩波电路引入一个时间常数，导致波形的变化较为平缓。
《直流斩波电路》课件
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THANKS
2. 在仿真软件中搭建斩波 电路的仿真模型。
01
03 02
仿真模型的建立与验证
01 1. 将仿真结果与实验结果进行对比，分析误差来 源。
02 2. 通过调整仿真参数，验证仿真模型的正确性和 可靠性。
03 3. 利用仿真模型进行优化设计，为实际应用提供 参考。
06
直流斩波电路的发展趋势 与展望
高效率斩波电路的研究
工作原理
通过周期性地快速打开和关闭开关， 将直流电压或电流斩波成一系列的脉 冲，再通过滤波电路将脉冲转换为平 滑的直流电压或电流。
直流斩波电路的应用
电源供应
用于调整输出电压或电流的幅度，如电动车充电 器、可调电源等。
电机控制
用于控制电机的输入电压或电流，如直流无刷电 机、电动工具等。
电网平衡
用于平衡电网中的有功和无功功率，提高电网的 稳定性。
脉冲频率调制（PFM）
总结词
通过改变脉冲的频率来控制输出电压或电流的平均值。
详细描述
在PFM控制策略中，斩波器以变化的频率周期性地开启和关闭，通过改变开启和关闭 的周期来调节输出电压或电流的平均值。PFM控制具有低噪声、低纹波等优点，适用
于对噪声敏感的应用场景。
混合调制
总结词
同时调节脉冲宽度和脉冲频率以实现更精细 的控制。
《直流斩波电路》ppt课件
contents
目录
• 直流斩波电路简介 • 直流斩波电路的工作模式 • 直流斩波电路的参数设计 • 直流斩波电路的控制策略 • 直流斩波电路的实验与仿真 • 直流斩波电路的发展趋势与展望
01
直流斩波电路简介
定义与工作原理
定义
直流斩波电路课程设计
直流斩波电路课程设计目录第一章方案的选择和电路的整体结构 (1)1.1 方案的选择 (1)1.2 电路的整体结构 (2)第二章主电路的设计 (3)2.1 主电路的原理 (3)第三章驱动电路的设计 (4)3.1 驱动芯片的选择 (4)3.2 驱动芯片的介绍 (5)3.3 驱动电路的设计 (6)第四章控制电路的设计 (6)4.1 控制电路的设计原理 (6)4.2控制电路原理图 (7)第五章保护电路的设计 (8)5.1 IGBT的栅极保护 (8)5.2 IGBT的集电极和发射极的保护 (9)5.3 IGBT的过热保护 (10)第六章结论 (10)心得体会 (11)附录：ATMEGA16设计源程序 (12)参考文献 (14)第一章方案的选择和电路的整体结构1.1 方案的选择1.1.1 主电路的选择本次设计的内容是直流可调电源，目的是实现输出电源的可调节，有以下两种主电路的方案，现对这两种方案进行分析比较。
方案一：桥式全控整流电路桥式全控直流电路采用四个晶闸管桥式连接，通过控制晶闸管的导通时间使得输出的平均电压降低，实现电压可调。
优点：可以直接用市电进行整流调节。
缺点：晶闸管属于半控器件，控制不灵活。
输出电压不稳定，有波动。
输入端与输出端进行隔离。
方案二：直流斩波电路直流斩波电路属于DC-DC变换电路，通过控制电力电子器件IGBT或MOSFET 的通断时间来实现电压大小的可调节。
缺点：不能直接用市电进行设计，需要有恒定的直流电源。
优点：输入端与输出端不用进行隔离，IGBT和MOSFET为全控器件，可以随意的控制其开通或者关断，并且电路结构简单，容易实现。
综上所述，本次设计采用直流斩波电路为设计主电路，并且使用IGBT作为开关器件。
1.1.2 控制电路的选择控制电路的功能是控制电力电子器件IGBT的通断，现有两种主电路的设计方案，现进行比较分析。
方案一：采用UC3842芯片UC3842是一种PWM发生芯片，是一种高性能的固定频率电流型控制器，单端输出单端输出单端输出单端输出可直接驱动可直接驱动可直接驱动可直接驱动IGBT。
实验五直流斩波电路实验报告
实验五直流斩波电路实验报告一. 实验目的本实验旨在通过搭建直流斩波电路，探究斩波电路的工作原理以及其对直流信号的作用，并通过实验数据对斩波电路进行分析和验证。
二. 实验简介直流斩波电路是一种用于将直流信号转换为脉冲信号的电路，其主要由一个开关和电容组成。
通过开关的合闸和断开，可以使电容充电和放电，从而实现对直流信号的斩波。
在本次实验中，我们将搭建一个简单的直流斩波电路，并通过观测电路的电压波形来分析斩波效果。
三. 实验器材1. 直流电源2. 变阻器3. 电容4. 开关5. 示波器6. 万用表四. 实验步骤1. 按照实验电路图搭建直流斩波电路，其中电源正极接入电容的正极，电源负极接入开关的一端，电容的负极经过开关的另一端接地。
2. 打开直流电源，调节电压至适宜的实验范围。
3. 调节变阻器的电阻，观察电路中电压的变化。
4. 使用示波器连接电容两端，观察电压的波形。
5. 调节开关的合闸和断开时间，观察斩波效果的变化。
6. 使用万用表测量电路中的电压和电流数据，记录实验结果。
五. 实验结果与分析在进行实验过程中，我们观察到随着电容充电和放电的时刻变化，电压波形产生了斩波的现象。
斩波电路能够将直流信号转换为包含脉冲的信号，其中脉冲的频率和幅值取决于充放电时间和电容的数值。
通过调节开关的合闸和断开时间，我们可以改变电路中的斩波效果。
实验中，我们使用示波器观察到了不同的电压波形，以及随着合闸和断开时间的变化而产生的不同效果。
当合闸和断开时间较短时，电路中的脉冲频率较高，脉冲幅值较小。
而当合闸和断开时间较长时，脉冲频率较低，脉冲幅值较大。
通过万用表测量的数据，我们可以进一步分析电路中的电压和电流变化。
随着合闸时间的增加，电容充电时间增加，电压上升较慢；随着断开时间的增加，电容放电时间增加，电压下降较慢。
同时，电路中的电流也随着充放电时间的变化而变化，电流呈现出充电和放电的周期性变化。
六. 实验总结本次实验通过搭建直流斩波电路，探究了斩波电路的工作原理和对直流信号的作用。
电力电子课程设计直流斩波电路优秀设计
课程设计报告课题名称：直流斩波电路的设计电力电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系年级：专业：自动化摘要直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。
另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。
斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）。
本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的升压斩波电路和降压斩波电路，设计分为Multisim仿真和Protel两大部分构成。
Multisim主要是仿真分析，借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。
第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完成。
SG3525；PWM：直流斩波；关键字目录1 直流斩波主电路的设计 (1)1.1直流斩波电路原理 (1)1.1.1 直流降压斩波电路 (1)直流升压斩波电路1.2.2 (2)主电路的设计1.2 (3)1.2.1 直流降压斩波电路 (3)直流降压斩波电路参数计数1.2.2 (3)直流升压斩波电路1.2.3 (4)直流升压斩波参数计算1.2.4 (4)2 触发电路设计 (5)2.1控制及驱动电路设计 (5)2.1.1 PWM控制芯片SG3525简介 (5)SG3525内部结构及工作特性......................................................... 5 2.1.2触发电路........................................................................................... 62.1.32.2 系统总电路图 (7)3 电路仿真 (8)3.1触发电路的仿真 (8)3.1.1 Multisim仿真电路的建立 (8)触发电路的仿真结果及分析........................................................... 3.1.293.2 直流降压斩波电路的仿真及分析 (10)3.2.1 Multisim仿真电路的建立 (10)3.2.2 直流降压斩波电路仿真结果及分析 (10)3.3 升压斩波电路仿真 (11)3.3.1 Multisim仿真电路的建立 (11)3.3.2 直流升压斩波电路仿真结果及分析 (12)4 总结与体会 (13)参考文献 (14)1 直流斩波主电路的设计1.1直流斩波电路原理1.1.1直流降压斩波电路直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其1-1 所示。
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。
直流斩波变换电路
ห้องสมุดไป่ตู้
01
02
直流斩波电路：将一个固定的直流电压变换成大小可变的直流电压的电路。也称之为直流变换电路。 直流斩波技术的应用：被广泛应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不间断电源(UPS)、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。 直流变换系统的结构如图6-1所示:
图6-1 直流变换系统的结构图
第六章 直流斩波变换电路
第一节 降压式斩波变换电路
一、基本斩波器的工作原理
降压式斩波电路的输出电压平均值低于输入直流电压Ud 。 最基本的降压式斩波电路如图6-2所示：Q为斩波开关，是斩波电路中的关键功率器件，它可用普通型晶闸管、可关断晶闸管GTO或者其它自关断器件来实现。
1
ILB和Io可用它们的最大值表示：
2
如果负载电流平均值降到低于Io，那么电流将由连续导通变为不连续导通的工作模式。
3
6.2 升压式斩波电路
6.2 升压式斩波电路
三、电流不连续导通的工作模式 在Ud和k保持不变的条件下，逐步减小输出负载功率的，升压式变换电路从电流连续导通模式向不连续导通模式变化，波形如图6-10所示。图6-10a为连续导通时电感中的电压与电流波形；图6-10b为电流不连续导通时电感中的电压与电流波形。这两种情况的电流峰值iLm是一样的，但是非连续导通模式的输出功率将减小。
6.2 升压式斩波电路
6.1 降压式斩波变换电路
6.1 降压式斩波变换电路
1
电流不连续导通时的工作模式
2
图6-6 Ud不变时非连续的电压、电流波形
3
电流不连续导通的工作模式分为输入电压Ud不变和输出电压UO不变两种情况，这里主要介绍Ud不变的非连续导通模式。
直流斩波电路的设计课程设计
目录1 选题背景1．1 Buck电路的发展状况、基本原理及应用 (1)1．2基本设计任务 (1)1.2.1 基本要求 (1)1.2.2 设计步骤 (1)1.2.3设计方法 (2)2 设计方案论证 (2)3 各主要电路及部件工作原理 (2)3.1控制电路 (2)3.1.1 SG3525芯片介绍 (2)3.2驱动电路 (6)3.3降压斩波主电路.........................................................................................4原理总图...............................................................................................................5 元器件清单...........................................................................................................6设计结果与分析...................................................................................................7设计体会及今后的改进意见...............................................................................7.1 体会..........................................................................................................错误!未定义书签。
7.2 本方案特点及存在的问题......................................................................错误!未定义书签。
直流升压斩波电路课程设计分析
直流升压斩波电路课程设计分析辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：升压直流斩波电路实验装置院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2013-12-30至2014-1-10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学号 35学生姓名张彬专业班级设计题目升压直流斩波电路实验装置课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能为了电力电子技术课程的教学实验，设计此装置，使学生通过该装置测试、观察升压直流斩波电路的各个参数及波形，应用此装置可验证升压斩波的相关理论知识。
设计任务1、方案的经济技术论证。
2、整流电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、斩波电路设计。
5、驱动电路设计或选择。
6、绘制相关电路图。
7、完成设计说明书。
要求1、文字在4000字左右。
2、文中的理论分析与计算要正确。
3、文中的图表工整、规范。
4、元器件的选择符合要求。
技术参数1、交流电源：单相220V 。
2、前级整流输出电压限制在50V 以内。
3、斩波输出电流最大值2A 。
4、负载：纯电阻。
5、斩波输出直流电压在50～100V 左右可调。
工作计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：整流电路设计；第5天：斩波电路设计；第6天：驱动电路设计；第7天：元器件具体选择；第8天：在实验室调试；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：指导教师签字：总成绩：年月日摘要直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。
直接直流电变流电路也称斩波电路，它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，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。
间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流直流变流电路或直交直电路。
电力电子课程设计 直流斩波控制电路
自动化学院课程设计报告题目：直流斩波控制电路学生姓名学号20110789届班级指导教师专业电气工程及其自动化说明1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中任务书、指导书由教师完成。
按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。
2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。
3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容。
4. 设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图。
文字规范，正文采用宋体、小四号，1.25倍行距。
5.课程设计成绩由平时表现（30%）、设计报告（40%）和答辩成绩（30%）组成。
课程设计评语及成绩汇总表成绩平时成绩报告成绩答辩成绩总评成绩课程设计评语目录1.设计概要 (4)2.设计原理分析2.1直流-直流降压斩波器原理分析 (4)2.2全桥式直流斩波器分析 (5)2.3 PWM工作原理分析 (6)方案一用MATLAB中SIMULINK实现3.1MATLAB及SIMULINK简介 (7)3.2直流-直流降压斩波器仿真3.2.1 仿真实现电路 (8)3.2.2 占空比为20%相关输出波形 (10)3.2.3 占空比为50%相关输出波形 (11)3,.3.4 占空比为80%相关输出波形 (11)3.3全桥式直流斩波器仿3.3.1仿真实现电路 (12)3.3.2 占空比为20%相关输出波形 (13)3.3.3 占空比为60%相关输出波形 (14)3.3.4 占空比为80%相关输出波形 (15)方案二通过实际电力电子原器件实现1.相关器件介绍1.1 TL494介绍 (16)1.2 IRF3205介绍 (18)2.实现电路图2.1直流-直流降压斩波器实现电路图 (18)2.2 全桥直流斩波器实现电路图 (19)3.实验结果析 (20)思考题 (20)设计概要直流-直流变换器也称为斩波器，利用电力电子器件的通断控制，将一个固定电压的直流电变为另一固定的或可调电压的直流电，通过改变通断时间比来改变输出电压平均值。
直流斩波电路实验三
实验四 直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。
(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。
(3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其专用PWM 控制芯片SG3525。
二、预习内容（1）什么是斩波电路？其应用范围有哪些？（2）了解IGBT 的特性。
（3）了解直流斩波电路的工作原理。
三、实验设备及挂件 1）设备列表四、实验电路原理示意图及流程图1)实验线路原理示意图图X－1图X-1实验线路原理示意图2) 实验电路流程框图X-2图X-2 实验电路流程图五、实验内容1、控制与驱动电路测试2、六种典型电路测试1）降压斩波电路(Buck Chopper) ；2）升压斩波电路(Boost Chopper)；3）升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)；4）Cuk斩波电路；5）Sepic斩波电路；6) Zeta斩波电路；六、注意事项1）示波器测量时的共地问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，各探头接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（建议测量主电路各点信号及U GE 时用一个探头）2）每当做完一个电路时，必须关掉所有电源，方可拆掉线路和接新的实验电路。
3）注意电解电容的正负极性。
4）整流输出电压<45伏。
七、实验步骤与方法1、控制与驱动电路的测试1)不接主电路，把万用表放在电压档。
用正极插在Ur 孔，负极插在地，示波器的地线和万用表的地线夹在一起。
2）将DJKO1电源的钥匙打在开（不按启动开关），开启DJK20 控制电路电源开关。
3)调节PWM 脉宽调节电位器改变Ur ，用双踪示波器分别观测SG3525 的第11 脚与第14脚的波形，观测输出PWM 信号的变化情况，记录占空比并填入表1中。
PWM 与11 脚、14脚不共地。
4)用示波器分别观测A 、B 和PWM 信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入。
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直流斩波电路的设计一.程序设计的目的：1、熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理2、掌握两种基本斩波电路的工作状态3、了解电路图的波形情况二．课程设计的主要内容1、设计题目：直流斩波电路的性能研究2、设计步骤⑴根据给出的技术要求，确定总体设计方案⑵选择具体的元件，进行硬件系统的设计⑶进行相应的电路设计，完成相应的功能⑷进行调试与修改⑸撰写课程设计说明书3、设计方法直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路（DC Chopper）一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多，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，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。
主要包括：⑴降压斩波电路的设计⑵升压斩波电路的设计⑶直流供电电源⑷控制和驱动电路三．设计方案的论证1、熟悉实验装置的电路结构和主要元器件，检查实验装置输入和输出的线路连接是否正确，检查输入保险丝是否完好，以及控制电路和主电路的电源开关是否在“关”的位置。
电路原理图见实验图2。
斩波电路的直流输入电压ui由交流电经整流得到，如实验图2a所示。
实验图2b和c分别为降压斩波主电路和升压斩波主电路。
实验图2d为控制和驱动电路的原理图，控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波，其占空比受uco控制。
下图为降压斩波主电路及控制电路a）直流供电电源b）降压斩波主电路c）升压斩波主电路d）控制和驱动电路（同理可得升压斩波电路主电路及控制电路）沈阳大学降压斩波主电路及控制电路2、SG3525的功能特点及软起动功能SG3525是定频PWM电路，采用16引脚标准DIP封装。
其各引脚功能如图2(a)所示，内部框图如图2(b)所示。
脚8为软起动端。
沈阳大学（a）SG3525的引脚（b）内部框图图2 SG3525引脚及内部框图沈阳大学沈 阳 大 学设计（论文）说明书用纸 N O.沈 阳 大 学SG3525在SG3524的基础上，主要作了以下改进。
（1）增设欠压锁定电路 电路主要作用是当IC 输入电压<8V 时，集成块内部电路锁定，停止工作（基准源及必要电路除外），使之消耗电流降至很小（约2mA ）。
（2）有软起动电路 比较器的反相端即软起动控制端脚8可外接软起动电容。
该电容由内部5V 基准参考电压的50μA 恒流源充电，使占空比由小到大（50%）变化。
（3）比较器有两个反相输入端 SG3524的误差放大器、电流控制器和关闭控制3个信号共用一个反相输入端，现改为增加一个反相输入端，误差放大器与关闭电路各自送至比较器的反相端。
这样，便避免了彼此相互影响，有利于误差放大器和补偿网络工作精度的提高。
（4）增加PWM 锁存器使关闭作用更可靠比较器（脉冲宽度调制）输出送到PWM 锁存器，锁存器由关闭电路置位，由振荡器输出时间脉冲复位。
这样，当关闭电路动作，即使过电流信号立即消失，锁存器也可维持一个周期的关闭控制，直到下一个周期时钟信号使锁存器复位为止。
（5）振荡器作了较大改进 SG3524中的振荡器只有CT 及RT 两引脚，充电和放电回路是相同的。
SG3525的振荡器，除了CT 及RT 引脚外，增加了放电引脚7、同步引脚3。
RT 阻值决定对CT 充电的内部恒流值，CT 的放电则由脚5及脚7之间外接的电阻值RD 决定。
把充电和放电回路分开，有利于通过RD 来调节 死区的时间，这是重大的改进。
在SG3525中增加了同步引脚3 专为外同步用，为多个SG3525的联用提供了方便。
（6）输出级作了结构性改进 电路结构改为确保其输出电平处于高电平，或低电平状态。
另外，为了适应驱动MOSFET 的需要，末级采用了推挽式电路，使关断速度更快。
SG3525增加的工作性能在实际应用中具有重要意义。
例如，脚8增加的软起动功能，避免了开关电源在开机瞬间的电流冲击，可能造成的末级功率开关管的损坏。
（a ）接通控制电路电源，用示波器分别观察锯齿波和PWM 信号的波形（实验装置应给出测量端，位置在图中已标出），记录其波形、频率和幅值。
调节Ur 的大小，观察PWM 信号的变化情况。
（b ）斩波电路的输入直流电压ui 由低压单相交流电源经单相桥式二极管整流及电感电容滤波后得到。
接通交流电源，观察ui 波形，记录其平均值。
（c)斩波电路的主电路包括降压斩波电路和升压斩波电路两种，分别如实验图2b 、c 所示，电路中使用的器件为电力MOSFET ，注意观察其型号、外形等。
（d ）切断各处电源，将直流电源ui 与升压斩波主电路连接，断开降压斩波主电路。
检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。
改变ur 值，每改变一次ur ，分别观测PWM 信号的波形、电力MOSFET V 的栅源 电压波形、输出电压uo 的波形、输出电流io 的波形，记录的PWM 信号占空比a ，ui 、uo 的平均值Ui 和 Uo 。
（e ）改变负载R 的值，重复上述内容（d ）。
沈 阳 大 学（二）降压斩波电路 1、工作原理t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o=E ，负载电流i o 按指数曲线上升。
t=t1时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压u o 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。
O O u c)电流断续时的波形EV+-MRLVDi oE Mu oi Gt ttO b)电流连续时的波形T Ei G t ont offi oi 1i 2I 10I 20t 1u oO OO tttT E E i G i G t on t off i o t xi 1i 2I 20t 1t 2o E Ma) 电路图2、数量关系负载电压平均值：ont —V 通的时间 offt—V 断的时间 a--导通占空比 负载电流平均值：3、升压斩波电路（1）工作原理假设L和C值很大。
V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。
（2）数量关系t，此阶段L上积蓄的能量为设V通态的时间为ont，则此期间电感L释放能量为设V断态的时间为off稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：沈阳大学设计（论文）说明书用纸 N O.7设计（论文）说明书用纸 N O.沈 阳 大 学1/ off t T ，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路电压升高得原因：电感L 储能使电压泵升的作用，电容C 可将输出电压保持住。
四、设计结果与分析降压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1中Em所示。
为使io连续且脉动小，通常使L值较大升压斩波电路应用直流电动机传动时，通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源，实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。
沈阳大学五、设计的心得体会作了一周的课程设计，使我有了很多的心得体会，可以说这次直流斩波电路的性能研究的课程设计是在大家共同努力和在老师的精心指导下共同完成的。
通过这次设计加深了我对这门课程的了解，也加深了对这门课程的设计。
以前总是觉得理论结合不了实际，但通过这次设计使我认识到了理论结合实际的重要性。
但由于我知识的限制，设计还有很多不足之处，希望老师指出并教导。
通过对电路图的研究，也增强了我们的思考能力。
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
很感激学校给了我们这次动手实践的机会，让我们学生有了一个共同学习，增长见识，开拓视野的机会。
也感谢陈老师对我们无私忘我的指导，我会以这次课程设计作为对自己的激励，继续学习。
六、参考文献[1] 梁延贵主编,现代集成电路实用手册可控硅触发电路分册,北京:科学技术文献出版社.2002.2[2] 王兆安主编, 电力电子技术.第四版.北京:机械工业出版社.2004.1[3] 王云亮主编, 电力电子技术.第一版.北京.电子工业出版社.2004.8[4] 潘新民, 王燕芳. 微型计算机控制技术[M], 第2版. 北京: 电子工业出版社, 2003.4：305-350[5] 范立南, 谢子殿. 单片机原理及应用教程[M]. 北京: 北京大学出版社, 2006.1：123-130[6] 谢宋和, 甘勇. 单片机模糊控制系统设计与应用实例[M]. 北京: 电子工业出版社, 1999.5：20-25沈阳大学。