直流升降压斩波电路
升降压斩波器电路图及工作原理说明
BUCkDC／DC变换器控制模块电源设计思路发布:2011-09-07 | 作者: | 来源: ducuimei | 查看:514次 | 用户关注：直流斩波电路实验的内容包括两种最基本的斩波电路：降压斩波电路和升压斩波电路。
图1所示的是降压斩波电路的原理图。
降压斩波电路的基本原理是：在开关V导通期间，电源F向负载供电，负载电压uo＝E，负载电流按指数曲线上升；在V关断期间，负载电流经二极管VD续流，负载电压1／0近似为0，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小，通常使串接的电感L值较大，负载电压的平均值为：图1降压斩波电路原理图图2所示为升压斩直流斩波电路实验的内容包括两种最基本的斩波电路：降压斩波电路和升压斩波电路。
图1所示的是降压斩波电路的原理图。
降压斩波电路的基本原理是：在开关V导通期间，电源F向负载供电，负载电压uo＝E，负载电流按指数曲线上升；在V关断期间，负载电流经二极管VD 续流，负载电压1／0近似为0，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小，通常使串接的电感L值较大，负载电压的平均值为：图1 降压斩波电路原理图图2所示为升压斩波电路的原理图。
分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中电感L值很大，电容C值也很大，在V处于通态期间，电源E向电感L充电。
充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压uo为恒值，记为Uo。
图2 升压斩波器原理图设V处于通态的时间为ton，此时电感L上积蓄的能量为EI1ton。
当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。
设V处于断态的时间为toff，贝刂在此期间电感L释享308PIC单片机应用开发典型模块放的能量为（UO －E）I1toff°当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即：升压斩波电路的输出电压高于电源电压。
控制电路需要实现的功能是产生PWM信号，利用PIC16F877的PWM模块产生该信号，用于控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比α的调节，达到控制输出电压大小的目的。
实验2 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
实验二 直流斩波电路的性能研究一、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常用的集成芯片。
三、实验线路及原理1、主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图6-1所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT 。
D 为续流二极管。
由图6-1b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 近似为零，至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。
负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 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。
(a)电路图 (b)波形图图6-1 降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图6-2所示。
电路也使用一个全控型器件V 。
由图6-2b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向电感L 1充电，充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 1上的电压向负载供电，因C 1值很大，基本保持输出电压U O 为恒值。
设V 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 1上积蓄的能量为U i I 1t on 。
当V 处于断态时U i 和L 1共同向电容C 1充电，并向负载提供能量。
设V处于断态的时间为t off ，则在此期间电感L 1释放的能量为(U O -U i ) I 1t on 。
当电路工作于稳态时，一个周期T 内电感L 1积蓄的能量与释放的能量相等，即：ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GEU D tt tU Ot ont offT U i-+-+UU i I 1t on =(U O -U i ) I 1t off 上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
直流斩波电路工作原理
直流斩波电路工作原理及输出输入关系升压斩波电路（Boost Chopper ）升压斩波电路假设L 和C 值很大。
处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。
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。
设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1设V 断态的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为off t i E u 10)(-稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等：on t Ei 1=off t i E u 10)(-化简得 E t T E t t t u o f fo f f o f fon =+=0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β ，即offt T =β β和α的关系：a +β=1所以输出电压为E E u αβ-==111升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)降压斩波电路V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为1i ，同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电，这时E u L =。
V 断时，L 的能量向负载释放，电流为2i 。
负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时0u u L -=。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即⎰⎰⎰=-=+=Toff on Tt off L t on L L t u Et dt u dt u dt u on on 00)(0)(0 所以输出电压为：E E t T t E t t u oN on off on αα-=-==10 （on t 为 V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间）Cuk斩波电路(a)电路图(b) 等效电路Cuk斩波电路及其等效电路V 通时，开关S 合向B 点，E —1L —V 回路和R —2L —C —V 回路有电流，这时2i i C =。
直流斩波电路工作原理分析
直流斩波电路工作原理分析直流斩波电路的主要是实现直流电能的变换，对直流电的电压或电流进行控制。
按照输入电压与输出电压之间的关系，可以分为六种不同的形式，分别为降压斩波电路（BUCK ）、升压斩波电路（BOOST ）、升降压斩波电路（BUCK-BOOST ）、Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路。
下面分别对它们的工作原理进行简单的介绍。
一．降压斩波电路降压斩波（BUCK ）电路的拓扑结构图如1-1所示。
U io图1-1 BUCK 电路拓扑结构分析在开关器件导通和关断时，电路的动态工作过程。
图1-1中实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示器件关断时的续流回路。
在续流过程中，根据电感中的电流的不同分为，电感电流连续（CCM ）和断续（DCM ）两种情况。
由此可以得到降压斩波电路的动态工作过程如图1-2所示。
U ioa) S 导通时等效电路oCob) S 关断，i L ≠0时等效电路c) S 关断，i L =0时等效电路图1-2 BUCK 电路动态工作过程在工作过程中，驱动信号以及电感上的电压和电流波形如图1-2所示。
u Su Li Li La) 电感电流连续时波形b) 电感电流断续时波形图1-3 BUCK 电路的工作原理图由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK 斩波电路的输出电压。
a) 电感电流连续时，有()(1)0i o o U U D U D ---= （1-1）化简可得o i U DU = （1-2）b) 电感电流断续时，有1()0i o o U U D U --∆= （1-3）化简可得1o i DU U D =+∆ （1-4） 由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高。
二．升压斩波电路升压斩波（BOOST ）电路的拓扑结构如图2-1所示。
U iLo图2-1 BOOST 电路拓扑结构在图2-1中，实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路，由此可以得到升压斩波电路的动态工作过程如图2-2所示。
升压斩波电路
目录引言 (2)1 升压斩波工作原理 (2)1.1 主电路工作原理 (2)2 升压斩波电路的典型应用 (4)3 设计内容及要求 (6)3．1输出值的计算 (7)4硬件电路 (7)4.1控制电路 (7)4.2 触发电路和主电路 (9)4.3.元器件的选取及计算 (10)5.仿真 (11)6．结果分析 (14)7．小结 (14)8.参考文献 (14)引言随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。
所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。
但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC 变换。
直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的DC-DC变换器，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运用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IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波能领域得到了广泛的应用。
但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题：（1）系统损耗的问；（2）栅极电阻；（3）驱动电路实现过流过压保护的问题。
直流斩波电路实际上采用的就是PWM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要的输出电压。
PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。
随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点1 升压斩波工作原理1.1 主电路工作原理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。
直流升压斩波电路的工作原理 -回复
直流升压斩波电路的工作原理-回复直流升压斩波电路（DC-DC Boost Converter）是一种常见的电源转换器，用于将直流电压从低电平转换到高电平。
它是现代电子设备中不可或缺的一部分，广泛应用于电力系统、通信设备、电子仪器、电子汽车等领域。
本文将一步一步解释直流升压斩波电路的工作原理。
为了更好地理解直流升压斩波电路的工作原理，我们首先需要了解它的基本构造。
直流升压斩波电路通常由输入电源、开关元件、能量储存元件和输出负载组成。
下面我们将详细介绍每个组成部分的功能以及其在电路中的作用。
首先，输入电源是直流升压斩波电路的能量来源，它提供了低电平的输入电压。
其中，输入电压可以是直流电池、太阳能电池等。
在电路中，输入电压通常通过电源电感和电容进行滤波，以消除输入电压的纹波和噪声。
其次，开关元件在直流升压斩波电路中起到非常重要的作用。
常见的开关元件包括晶体管和MOSFET等。
它们的主要功能是控制输入电源与能量储存元件之间的连接和断开，并在连接和断开时提供高效的电能转换。
开关元件以一定的频率工作，由控制电路提供控制信号来控制其开关状态。
在直流升压斩波电路中，能量储存元件主要是电感和电容。
它们通过储存和释放电能的方式来实现电压的升压功能。
电感主要用于储存电能，电容则负责平滑电流和电压。
在电路工作过程中，储存元件会不断地储存和释放能量，以满足输出负载的需求。
最后，输出负载是直流升压斩波电路的终端设备，它可以是各种电子设备，如LED灯、电动机、无线充电器等。
输出负载需要稳定的直流电源来正常工作。
直流升压斩波电路通过增加电压来满足输出负载对电能的需求。
接下来，我们将详细解释直流升压斩波电路的工作原理。
首先，在开关元件闭合的时间段内，输入电源的电能被储存在电感中，此时电感的电流增加。
当开关元件打开时，电源与电感相隔断，但由于电感的特性，电流不会突然变为零，而是通过自感电压的作用，将电流委托给电容。
在此过程中，开关元件的打开导致电容和负载形成一个回路，电流会继续流动。
直流升压斩波电路
安阳师范学院课程实践报告书电力电子课程实践——直流升压斩波电路作者系（院）物理与电气工程学院专业电气工程及其自动化（专升本）年级 2014级学号指导教师日期 2014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,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IGBT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：直流；升压斩波；IGBT目录摘要 (1)1 升压斩波电路 (3)1.1 升压斩波电路的基本原理 (3)1.2 斩波电路的控制方式 (4)2.升压斩波电路的典型应用 (5)3 结果分析 (9)4 小结 (10)参考文献 (11)1 升压斩波电路1.1 升压斩波电路的基本原理升压斩波电路（Boost Chopper）的原理及工作波形如图1-1所示。
该电路中也是一个全控型器件。
图1-1直流升压斩波电路原理图首先假设电路中电感L值很大，电容C值也很大，当可控开关V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压uo为恒定值。
记为U。
设V处于通态的时间为ton,此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。
当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。
设V处于断态的时间为toff,则此期间电感L释放能量为:(U-E)I1toff。
当电路工作与稳态时，一个周期T中电感L积蓄能量与释放能量相等，即EI1ton=(U-E)I1toff(1-1)化简得U 0 = ( t on + t off /t off ) E= ( T /t off ) E (1-2)式中 T /t off >= 1 ，输出电压高于电源电压，故称该电路升压斩波电路。
第4讲 直流斩波电路2
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2、B型双象限斩波器
B型双象限斩波器是指输出电压极性可变，但输出电流平 均值始终为正，电路工作在第一和第四象限。
电路有三种工作模式： 1）两斩波器件CH1和CH2同时导 通，且DU>E时，负载吸收能量。 2 ）其中一个斩波器件和一个二 极管同时导通，例如 CH1 和 VD2 同时导通或 CH2 和 VD1 同时导通 时， ud=0，id 经这二个导通的元 件续流。 3）两个斩波器件CH1和CH2 同时关断，两个二极管VD1和 VD2同时导通，且U<E时，负载 放出能量。
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3.5.4 推挽变换器
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3.5.4 半桥变换器
电路结构
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电阻性负载：
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加输出整流可得到直流电压，直流输出电压纹波正比于 电容C1,C2上的电压脉动。 电容充放电电流=IN1/2，，IN1=Po/(ηUi/2) ΔUc=(IN1/2)(T/2)/C，，C>=100Po/(η f γUi2)
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3.2.5 四象限斩波器
桥式可逆斩波电路——两个电流可逆斩波电路组合 起来，分别向电动机提供正向和反向电压。 使 V4 保持通时，等效为图 3-7a 所示的电流可逆斩波电 路，提供正电压，可使电动机工作于第1、2象限。
使V2保持通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电流 可逆斩波电路，向电动机提供负电压，可使电动机工 作于第3、4象限 。
变压器星号为正端，副边形成功率通路 u2=n*ui (n=N2/N1为变比) D2反压截止 D3反压截止
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直流升降压斩波电路的设计
摘要20世纪80年代以来，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。
利用全控型器件可以组成变流器。
直流-直流变换器就是其中一种，它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。
直流—直流变流电路（DC-DC Converter）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，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper），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。
本文着重介绍升降压斩波电路的原理和基于matlab的simulink的升降压斩波电路的仿真以及用一种芯片的方法实现升降压斩波。
关键词:直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink；仿真目录1 绪论 (1)1.1电力电子技术的概况 (1)1.2电力电子技术的发展 (1)1.3电力电子技术的重要应用 (2)2 总体方案设计 (3)2.1设计要求 (3)2.2升降压斩波电路整体设计方案 (3)2.3方案确定 (3)3 主电路设计 (4)3.1主电路原理 (4)3.2波形图 (5)3.3主要元器件选择 (6)4 控制与驱动电路设计 (7)4.1控制电路设计 (7)4.2驱动电路设计 (8)5 保护电路设计 (9)5.1过电流保护 (9)5.2过电压保护 (9)6 仿真分析 (10)6.1仿真软件介绍 (10)6.2建立仿真模型 (10)6.3仿真结果分析 (12)结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录 (18)1绪论1.1电力电子技术的内容电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
升、降压直流斩波电路及matlab仿真
目录绪论 (3)一．降压斩波电路 (6)二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12)三．D c／D C变换器的设计 (18)四．测试结果 (19)五．直流斩波电路的建模与仿真 (29)六．课设体会与总结 (30)七．参考文献 (31)绪论1. 电力电子技术的内容电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
电有直流(DC)和交流(AC)两大类。
前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。
实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。
变换器共有四种类型：交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。
这是与整流相反的变换，也称为逆变。
当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。
交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。
其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。
直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
2. 电力电子技术的发展在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。
与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。
1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。
降压直流斩波电路设计
降压直流斩波电路设计一、背景介绍高血压是目前全球性的公共卫生问题，长期高血压会增加心脑血管疾病的风险，因此对高血压患者进行有效的降压治疗非常重要。
目前常见的降压药物有利尿剂、β受体阻滞剂、钙通道阻滞剂等，但这些药物也会带来一定的副作用。
因此，设计一种可靠、安全、无副作用的降压方法对于人类健康具有重要意义。
二、直流斩波电路原理直流斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路。
其基本原理是通过切换开关将直流电源分时段地斩断，使得输出信号呈现出交变特性。
在实际应用中，直流斩波电路可以通过调节开关频率和占空比来控制输出信号的幅值和频率。
三、降压直流斩波电路设计1. 电源部分：由于直流斩波电路需要稳定的直流供电，因此需要设计一个稳定可靠的电源模块。
常见的供电方式包括单相整流桥式电路、双向开关稳压电源等。
在设计时需要考虑到电源的输出电压和电流，以及对于直流斩波电路的影响。
2. 斩波部分：直流斩波电路的核心是斩波部分，其主要由开关管、滤波器和负载组成。
在设计时需要考虑到开关管的导通损耗和关断损耗，以及滤波器的参数选择和负载的匹配问题。
常见的开关管包括MOSFET、IGBT等。
3. 控制部分：为了实现对输出信号幅值和频率的精确控制，需要设计一个可靠的控制模块。
常见的控制方式包括PWM控制和SPWM控制等。
在设计时需要考虑到控制信号的精度和稳定性。
四、降压直流斩波电路应用降压直流斩波电路可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在医疗领域中，可以通过调节输出信号幅值和频率来实现对高血压患者血压的精确调节；在工业自动化领域中，可以用于驱动各种类型的负载；在能源领域中，可以用于太阳能、风能等新能源的转换和控制。
五、总结降压直流斩波电路具有可靠、安全、无副作用等优点，可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在设计时需要考虑到电源部分、斩波部分和控制部分的参数选择和匹配问题，以实现对输出信号的精确控制。
直流升降压斩波电路
课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：肖文英职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：完成时间：摘要20世纪80年代以来，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。
利用全控型器件可以组成变流器。
直流-直流变换器就是其中一种，它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。
直流—直流变流电路（DC-DC Converter）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，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper），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。
本文着重介绍直流升降压斩波电路的原理和基于MATLAB的Simulink的直流升降压斩波电路的仿真。
关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink；仿真ABSTRACTSince the 1980s, electronic information technology and power electronics technology development on the basis of their relative combine to produce a generation of high-frequency, full-controlled power electronic devices, there is a typical representative ofgate-turn-off thyristor, power transistors, power field effect transistor and an insulated gate bipolar transistor. The use of full-controlled device may be composed of the converter. DC - DC converter is one of them, it is widely used in telecommunications switches, computers and mobile phones and other electronic devices switching power supply. DC - DC converter circuit (DC-DC Converter) function is to direct current voltage into another fixed or adjustable DC voltage, direct-current converter circuit including direct and indirect DC converter circuit. Direct DC converter circuit is also known as a chopper circuit (DC Chopper), its function is to direct current voltage into another fixed or adjustable DC voltage. This article focuses on the DC-down chopper circuit principle and based on MATLAB Simulink DC buck converter circuit simulation.Key words:DC-DC converter circuit; Lift pressure chopper; Simulink; Simulation目录1升降压斩波电路的原理11.1基本原理11.2波形图 22控制和驱动电路 33保护电路及其他辅助电路 43.1保护电路43.1.1过电压保护 43.1.2过电流保护 53.2直流供电电源 53.3器件选择64仿真分析 64.1建立仿真模型 64.2仿真结果分析75设计总结 8参考文献9附录101升降压斩波电路及基本原理1.1工作原理图1所示为升降压斩波电路（Buck-Boost Chopper ）原理图。
直流升降压电路分析与制作(完整电子教案)
定义上述电路中脉冲的占空比： 。
其中Ts为为开关管T的工作周期，Ton为开关管T的导通时间。由图5.3(b)的波形可知，输出电压的平均值为：
此式说明，控制开关管的导通与关断来控制就可以达到控制输出电压。
二、BOOST升压过程
直流输出电压的平均值高于输入电压的变换电路为升压变换电路，又称为Boost电路。电路如图5.2所示。
三、输出纹波电压：
在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。
电流连续时的输出电压纹波为：
其中f为buck电路的开关频率，fc为电路的截止频率。
它表明通过选择合适的L、C值，当满足fc＜＜f时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。
当T被控制信号关断时，电路处于Toff工作期间，D导通，由于L中的电流不能突变，产生感应电动势阻止电流减小，此时L中存储的能量经D给C充电，同时也向R提供能量。在理想条件下，电感电流从I2线性减小到I1，由于L上的电压等于UO-Ud，因此可得
则有
其中，D为占空比。当D=0时，Uo=Ud，但D不能为1，因此在0≤D＜1变化范围内，输出电压总是大于或等于输入电压。在理想条件下，电源输出电流和负载电流的关系为
(2-9)
开关管Q截止时，加于集电极和发射极间电压为输入电压和输出电压之和，这也是二极管D截止时所承受的电压
(2-10)
由图1-2可见，电感电流平均值 等于Q和D导通期间流过的电流平均值IQ和ID之和，即：
(2-11)
(2-12)
负载电流Io等于流过二极管D电流的平均值ID，即在t=ton~ T期间电感电流的平均值
升降压斩波电路仿真实验报告
升降压斩波电路仿真实验报告一、实验目的本次实验旨在掌握升降压斩波电路的基本原理，学习使用Multisim软件进行电路仿真，并通过实验验证升降压斩波电路的性能。
二、实验原理1.升降压斩波电路的基本原理升降压斩波电路是一种能够将输入直流电压进行升降转换，并输出稳定直流电压的电路。
其基本原理为：当输入直流电压较低时，开关管Q1导通，将输入端的直流电源通过变压器T1输出到负载端；当输入直流电压较高时，开关管Q2导通，将输入端的直流电源通过变压器T2输出到负载端。
在这个过程中，由于开关管Q1和Q2的不断切换，产生了一系列脉冲信号，这些脉冲信号经过滤波后得到了稳定的直流输出。
2.仿真软件MultisimMultisim是一款广泛应用于模拟和数字电路设计、测试和教育方面的仿真软件。
它可以模拟各种类型的模拟和数字电路，并提供了丰富的元器件库和工具箱，使得用户可以轻松地进行电路设计和仿真。
三、实验步骤1.搭建升降压斩波电路根据实验要求，选取元器件并搭建升降压斩波电路。
本次实验选用的元器件有：两个二极管、两个开关管、两个电阻、一个变压器和一个滤波电容。
2.设置仿真参数在Multisim中设置仿真参数，包括输入直流电压、负载电阻等参数，并选择仿真时间。
3.运行仿真在Multisim中运行仿真，并观察输出直流电压的变化情况。
可以通过Multisim自带的示波器等工具进行观察和分析。
4.分析结果根据仿真结果，分析升降压斩波电路的性能，包括输出稳定性、效率等方面，并对结果进行总结和归纳。
四、实验结果与分析根据本次实验的要求，我们搭建了一个升降压斩波电路，并使用Multisim进行了仿真。
在仿真过程中，我们设置了输入直流电压为12V，负载电阻为100Ω，仿真时间为10ms。
经过多次运行和调试，我们得到了如下的仿真结果：输出直流电压稳定在24V左右，波动较小，符合升降压斩波电路的设计要求。
同时，我们还观察到了开关管的导通和断开过程，以及变压器的输出情况。
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。
升降压斩波电路原理
升降压斩波电路原理
升降压斩波电路是一种常见的电路设计，用于将输入电压进行升降调节并同时去除电路中的杂音和波动。
该电路具有以下原理部分：
1. 输入电压传递：
该电路的第一步是将输入电压传递到变压器或者电感器。
变压器可以根据需要抬高或降低输入电压。
电感器则通过电感原理来实现对电压的增加或减少。
2. 整流：
接下来，电路使用整流器将交流输入电压转换为直流电压。
整流器一般采用二极管桥等元件，通过去除负半周期的信号将输入信号转换为直流信号。
3. 存储：
在整流之后，电路使用储能元件（如电容器或电感器）来存储电能。
电容器可以存储电荷，电感器则可以存储磁能。
4. 控制开关：
接下来，电路会使用功率开关元件（比如晶体管或MOSFET 等）来控制储能元件与输入电源之间的连接。
开关的开关频率一般很高，通常在几十千赫兹到几百千赫兹之间。
5. 过滤：
最后，电路通过滤波电路来去除残余的杂波和纹波。
滤波器通常包括电容和电感元件，通过对不同频率信号的衰减和通路
的选择，将输出电压的波动减至最低。
通过上述步骤，升降压斩波电路可以实现对输入电压的升降调节，并同时去除电路中的杂音和波动，得到所需的稳定输出电压。
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课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：肖文英职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：完成时间：摘要20世纪80年代以来，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。
利用全控型器件可以组成变流器。
直流-直流变换器就是其中一种，它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。
直流—直流变流电路（DC-DC Converter）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，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper），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。
本文着重介绍直流升降压斩波电路的原理和基于MATLAB的Simulink的直流升降压斩波电路的仿真。
关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink；仿真ABSTRACTSince the 1980s, electronic information technology and power electronics technology development on the basis of their relative combine to produce a generation of high-frequency, full-controlled power electronic devices, there is a typical representative of gate-turn-off thyristor, power transistors, power field effect transistor and an insulated gate bipolar transistor. The use of full-controlled device may be composed of the converter. DC - DC converter is one of them, it is widely used in telecommunications switches, computers and mobile phones and other electronic devices switching power supply. DC - DC converter circuit (DC-DC Converter) function is to direct current voltage into another fixed or adjustable DC voltage, direct-current converter circuit including direct and indirect DC converter circuit. Direct DC converter circuit is also known as a chopper circuit (DC Chopper), its function is to direct current voltage into another fixed or adjustable DC voltage. This article focuses on the DC-down chopper circuit principle and based on MATLAB Simulink DC buck converter circuit simulation.Key words:DC-DC converter circuit; Lift pressure chopper; Simulink; Simulation目录1升降压斩波电路的原理 (1)1.1基本原理 (1)1.2波形图 (2)2控制和驱动电路 (3)3保护电路及其他辅助电路 (4)3.1保护电路 (4)3.1.1过电压保护 (4)3.1.2过电流保护 (5)3.2直流供电电源 (5)3.3器件选择 (6)4仿真分析 (6)4.1建立仿真模型 (6)4.2仿真结果分析 (7)5设计总结 (8)参考文献 (9)附录 (10)1升降压斩波电路及基本原理1.1工作原理图1所示为升降压斩波电路（Buck-Boost Chopper ）原理图。
电路中电感L 值很大，电容C 值也很大。
因为要使得电感电流和电容电压基本为恒值。
图1 升降压斩波电路该电路的基本工作原理：当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量，此时电流为1i ，方向如图1所示。
同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。
此后，使V 关断，电感L 中储存的能量向负载释放，电流为2i ，方向如图1所示。
可见，负载电压极性为下正上负，与电源电压极性相反，因此该电路也称作反极性斩波电路。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即： ()()0000=-=+=⎰⎰⎰off t Tt on off L on L TL t u Et dt u dt u dt u on on (2-1) 当V 处于通态期间时，L u =E ，而当V 处于断态期间时，L u = -0u 。
于是off o on t U Et =所以输出电压为： E E t T t E t t u on on off on αα-=-==10 (2-2) on t 为V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间。
T 为开关周期；α为导通占空比，简称占空比或导通比。
若改变导通比α，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当012α<<时为降压， 当121α<<时为升压，因此该电路称为升降压斩波电路。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，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on t 不变，称为PWM 。
2、保持开关导通时间on t 不变，改变开关周期T ，称为频率调制或调频型。
3、on t 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。
1.2波形图 输出电压E E t t U off on O αα-==1 图2.4给出了电源电流1i 和负载电流2i 的波形，设两者的平均值分别为1I 、2I ，当电流脉动足够小时，有offon t t I I =21 由上式可得1121I I t t I on offαα-==如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时，则有21I U EI O =其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。
图2 升降压斩波电路波形2 SG3525控制和驱动电路SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动功能；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。
其特点如下：（1）工作电压范围宽：8—35V。
（2）5.1（11.0%）V微调基准电源。
（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz—400KHz.（4）具有振荡器外部同步功能。
（5）死区时间可调。
（6）内置软启动电路。
（7）具有输入欠电压锁定功能。
（8）具有PWM锁存功能，禁止多脉冲。
（9）逐个脉冲关断。
（10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA(峰值)。
SG3525内置了5.1V精密基准电源，微调至1.0%，在误差放大器共模输入电压范围内，无须外接分压电组。
SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。
在CT引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。
由于SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。
V从脚 15 接入后分两路，一路加到SG3525内部结构如图3所示，直流电源S或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的元器件作为电源。
振荡器脚 5 须外接电容 CT，脚 6须外接电阻 RT。
振荡器频率由外接电阻RT 和电容CT决定，振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。
其他引脚分别为：引脚1为反相输入，2为同相输入引脚，3为同步端引脚，4为振荡器输出引脚，7为放电端引脚，8为软启动端引脚，9为补偿引脚，10为闭锁控制引脚，引脚12接地。
内部结构如下：图3 控制和驱动电路3保护电路及其它辅助电路的设计3.1保护电路电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护也是必须的。
3.1.1抑制过电压的方法：用非线性元件限制过电压的幅度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。
对于非线性元件，不是额定电压小，使用麻烦，就是不宜用于抑制频繁出现过电压的场合。
所以我们选用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。
使用RC 吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。
由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。
保护电路如图所示。
图4 过电压保护电路3.1.2抑制过电流的方法：常见的过电流保护有：快速熔断器保护，过电流继电器保护，直流快速开关过电流保护。
快速熔断器保护是最有效的保护措施；过电流继电器保护中过电流继电器开关时间长（只有在短路电流不大时才有用）直流快速开关过电流保护功能很好，但造价高，体积大，不宜采用。
因此，最佳方案是用快速熔断器保护。
图5 快速熔断器3.2直流供电电路图6直流电源 负载平均电压U i 升高，纹波减小，且R L C 越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。
为得到平滑的负载电压，一般取2)5~3(d T C R L =τ 式中T 为电源交流电压的周期。
电容滤波电路的负载电压U i 与U 2的关系为U i =Y1.1~1.2YU 2。
令整流后输出电压为200V ，则整流前输入电压2U =i U /1.2=200/1.2=166.7V因为电源为交流单项220V ，变压器变比需满足1U ：2U =220:166.7=1:1此时前级整流输出电压E 为200V 。