PWM直流斩波电路分析及测试

实验四 PWM直流斩波电路分析及测试

一．实验目的

1．掌握Buck—Boost变换器的工作原理、特点与电路组成。

2．熟悉Buck—Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。

3．掌握Buck—Boost变换器的调试方法。

二．实验内容

1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost变换器。

2．调节占空比，测出电感电流i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。3．将电感L增大一倍，测出i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。4．测出连续与不连续工作状态时的V be、V ce、V D、V L、i L、i C、i D等波形。

5．测出直流电压增益M=V O/V S与占空比D的函数关系。

6．测试输入、输出滤波环节分别对输入电流i S与输出电流i O影响。

三．实验线路

四．实验设备和仪器

1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱

2．万用表

3. 双踪示波器

五．实验方法

1．检查PWM 信号发生器与驱动电路工作是否正常

连接有关线路，观察信号发生器输出与驱动电路的输出波形是否正常，如有异常现象，则先设法排除故障。 2．电感L=1.48mH ，电感电流i L 处于连续与不连续临界状态时的占空比D 测试

将“16”与“18”、“21”与“4”、“22”与“5”、“19”与“6”、“1”与“4”、“9”与“12”相连，即按照以下表格连线。

16 18 21 4 22 5 19 6 1

4

9

12

合上开关S1与S2、S3、S4，用示波器观察“7”与“13”（即i L ）之间波形，然后调节RP1使i L 处于连续与

不连续的临界状态，记录这时候的占空比D 与工作周期T 。

3．L=1.48mH ，测出处于连续与不连续临界工作状态时的V be (“5”～“6”)、V ce (“4”～“6”)、V D (“9”～“8”)、i L (“7”～“13”)、i C (“6”～“7”)、i D (“8”～“7”)等波形

调节RP1，使i L 处于连续与不连续临界工作状态，用示波器测出GTR 基-射极电压V be 与集-射极电压V ce ；二极管VD 阴极与阳极之间电压V D ；电感L 3两端电压V L ；电感电流i L ；三极管集电极电流i C 以及二极管电流i D 等波形。

4．L=1.48mH,测出连续工作状态时的V be 、V ce 、V D 、i L 、i C 、i D 等波形

调节RP1左旋到底，使i L 处于连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。 5．L=1.48mH,测出不连续工作状态时的V be 、V ce 、V D 、i L 、i C 、i D 等波形

调节RP1右旋到底，使i L 处于不连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。 6．L=3.07mH ，i L 处于连续与不连续临界状态时的占空比D 测试

将开关S2断开，观察i L 波形，调节RP1，使i L 处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D 与工作周期T 。

7．L=3.07mH ，测出连续工作状态时的V be 、V ce 、V D 、i L 、i C 、i D 等波形 调节RP1，使i L 处于连续工作状态，测试方法同前。

8．L=3.07mH ，测出不连续工作状态时的V be 、V ce 、V D 、i L 、i C 、i D 等波形 9．测出M=V O /V S 与占空比D 的函数关系

（1）L=1.48mH ，占空比D 从最小到最大范围内，测试5～6个D 数据，以及与此对应的输出电压V O 。(占空比D 用示波器观察, V O 、V S 用万用表测量，V s (V cc ～“14”)、V o (“12”～“15”)【红色为临界时的数值】

（2）L=3.07mH ，测试方法同上。

10．输入滤波器功能测试(断开电源S 1 开关再接线)

有与没有输入滤波器时，电源电流（即15～14两端）波形测试(用示波器AC 档观察)。 D 0.18 0.34 0.41 0.53 0.60 0.68 0.71 0.75 0.83 Vo （V ） -8.32 -15.43 -18.82 -22.26 -25.24 -29.06 -29.91 -33.45 -33.50 M=Vo/Vs -0.555

-1.029

-1.255

-1.484

-1.683

-1.937

-1.994

-2.230

-2.300

D 0.16 0.23 0.37 0.45 0.50 0.60 0.68 0.75 0.83 Vo （V ） -6.15 -9.18 -12.58 -14.83 -16.84 -19.19 -26.96 -31.16 -33.84 M=Vo/Vs

-0.410

-0.612

-0.839

-0.989

-1.123

-1.279

-1.797

-2.077

-2.256

11．输出滤波器功能测试(断开电源S 1 开关再接线)

有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试（“12”～“15”）(用示波器AC 档观察)。

五．实验结果

1．分别在L=1.48mH 与3.07mH 条件下,列出i L 连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。

L=1.48mH ：D=0.68，T=133us ，R=300Ω。理论τLC =（1-D ）²/2=0.0512；实际τLC =L/RT=0.0371。 L=3.07mH ：D=0.60，T=133us ，R=300Ω。理论τLC =（1-D ）²/2=0.0800；实际τLC =L/RT=0.0741。

2．画出不同L ，连续、临界与断续时的V be 、V ce 、V D 、i L 、i C 、i D 等波形。

（1-1）L=1.48mH 时，i L 临界：

V be V ce V D

i L i C i D

（1-2）L=1.48mH 时，i L 连续：

V be V ce V D