电力电子降压斩波电路课程设计报告书
电力电子技术课程设计--MOSFET降压斩波电路设计(纯电阻负载)
电气工程及其自动化专业《电力电子技术》课程设计任务书班级电气1203班学号姓名设计时间2014年12月10日指导教师2014年12月10日题目: MOSFET降压斩波电路设计（纯电阻负载）初始条件：1、输入直流电压：Ud=100V2、输出功率：300W3、开关频率5KHz4、占空比10%~90%5、输出电压脉率：小于10%要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路；2、用MATLAB/Simulink 对设计的电路进行仿真；3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。
目录一.设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)二.降压斩波电路设计方案 (2)2.1降压斩波电路原理图 (2)2.2降压斩波电路工作原理图 (2)三.控制电路 (3)3.1工作原理 (4)3.2控制芯片介绍 (5)四. MOSFET驱动电路设计 (6)4.1驱动电路方案选择 (6)4.2 驱动电路原理 (7)五.电路各元件的参数设定 (8)5.1 MOSFET简介 (8)5.2功率MOSFET的结构 (8)5.3功率MOSFET的工作原理 (9)5.4各元件参数计算 (9)六. 保护电路 (10)6.1主电路器件保护 (10)6.2 负载过压保护 (11)七．仿真电路及其仿真结果 (11)7.1仿真结果分析 (15)八．总结 (16)九．参考文献 (18)MOSFET降压斩波电路设计一.设计要求与方案1.1 设计要求①利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
②输入直流电压U d=100V，输出功率P=300W 。
③开关频率为5KHz，占空比10%到90%。
电力电子降压斩波电路课程设计报告书
现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
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，Zetd斩波电路，前两种是最基本电路。
而直流斩波器(DC Chopper)是一种把恒定直流电压变换成为另一固定电压或可调电压的直流电压，从而满足负载所需的直流电压的变流装置。
也称为直接直流-直流变换器(DC/DC Converter)o 它通过周期性地快速通、断，把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，而改变这一脉冲列的脉冲宽度或频率就可实现输出电圧平均值的调节。
直流斩波器除可调节直流电压的大小外，还可以用来调节电阻的大小和磁场的大小。
直流传动、开关电源是斩波电路应用的两个重要领域，是电力电子领域的热点。
全控型器件选择绝缘栅双极晶体管(IGBT)综合了GTR和电力MOSFET的优点,具有良好的特性。
U前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET 的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。
前者是斩波电路应用的传统领域后者则是斩波电路应用的新领域。
直流斩波器的种类较多，包括6种基本斩波器: 降压斩波器(Buck Chopper)＞升圧斩波器(Boost Chopper)＞升降压斩波器(Boost-Buck Chopper) ＞Cuk斩波器、Sepic斩波器和Zeta斩波器，前两种是最基本的类型。
电力电子课程设计直流斩波电路优秀设计
课程设计汇报课题名称：直流斩波电路旳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：自动化直流斩波电路旳功能是将直流电变为另一种固定旳或可调旳直流电，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旳状况，不包括直流-交流-直流旳状况；直流斩波电路旳种类诸多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。
此外尚有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。
斩波器旳工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，变化ton）和频率调制方式（ton不变，变化Ts）。
本设计是基于SG3525芯片为关键控制旳脉宽调制方式旳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重要是仿真分析，借助其强大旳仿真功能可以很直观旳看到PWM控制输出电压旳曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量旳关系，运用软件自带旳电表和示波器能直观旳分析多种输出成果。
第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完毕。
关键字：直流斩波；PWM；SG35251 直流斩波主电路旳设计 (1)1.1 直流斩波电路原理 (1)直流降压斩波电路 (1)直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
1.2 主电路旳设计.............................................................. 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路参数计数 ........................... 错误!未定义书签。
直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握降压斩波电路的基本原理与结构；2. 理解降压斩波电路中元器件的作用及其相互关系；3. 学会分析降压斩波电路的输出电压与输入电压的关系；4. 了解降压斩波电路在实际应用中的优势与局限性。
技能目标：1. 能够正确绘制降压斩波电路的原理图；2. 能够利用仿真软件对降压斩波电路进行仿真分析；3. 能够根据实际需求设计和调试简单的降压斩波电路；4. 能够通过实验和数据分析，解决降压斩波电路中存在的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术课程的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，提高解决问题的能力；3. 增强学生的环保意识，了解电力电子技术在实际应用中对环境保护的重要性；4. 培养学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，积极探索电力电子技术的新应用。
本课程针对高年级电子专业的学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，学生将能够掌握降压斩波电路的相关知识，具备一定的电力电子技术应用能力，同时培养良好的情感态度价值观。
二、教学内容1. 降压斩波电路基本原理：讲解降压斩波电路的工作原理、电路结构及关键元器件的功能；- 课本章节：第三章第三节“降压斩波电路基本原理”- 内容：开关器件、脉冲宽度调制、输出滤波器等2. 降压斩波电路分析与设计：分析电路的输出电压、电流波形，探讨元器件参数对电路性能的影响；- 课本章节：第三章第四节“降压斩波电路分析与设计”- 内容：输出电压与输入电压关系、开关频率、电感、电容等参数的选择3. 降压斩波电路仿真与实验：利用仿真软件进行电路仿真，进行实验验证，提高学生的实际操作能力；- 课本章节：第三章第五节“降压斩波电路仿真与实验”- 内容：仿真软件操作、实验步骤、数据采集与处理4. 降压斩波电路应用案例分析：介绍降压斩波电路在实际应用中的案例，分析其优势与局限性；- 课本章节：第三章第六节“降压斩波电路应用案例”- 内容：开关电源、电动汽车、可再生能源等领域应用5. 教学进度安排：共4课时，分别进行以下内容的教学：- 第1课时：降压斩波电路基本原理- 第2课时：降压斩波电路分析与设计- 第3课时：降压斩波电路仿真与实验- 第4课时：降压斩波电路应用案例分析教学内容科学系统，结合课程目标，确保学生能够全面掌握降压斩波电路的相关知识，提高学生的理论水平和实践能力。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解降压斩波电路的基本原理，掌握其电路构成及工作过程。
2. 使学生掌握降压斩波电路中关键元件的作用，并能解释其对电路性能的影响。
3. 帮助学生掌握降压斩波电路的数学模型，并能运用相关公式进行计算。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的降压斩波电路的能力。
2. 让学生学会使用相关仪器和设备进行降压斩波电路的搭建和调试。
3. 培养学生分析和解决降压斩波电路实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术学科的兴趣，激发学生的学习热情。
2. 培养学生的团队协作精神，使学生学会在团队中共同解决问题。
3. 强化学生的环保意识，使学生关注电力电子技术在节能减排方面的应用。
课程性质分析：本课程为电子技术专业课程，旨在帮助学生掌握降压斩波电路的基本原理和应用。
课程内容具有较强的理论性和实践性，要求学生在理解理论知识的基础上，能够动手实践，解决实际问题。
学生特点分析：学生为高中年级学生，具备一定的电子技术基础，但对降压斩波电路的了解有限。
学生对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手实践，但可能缺乏系统的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：1. 结合学生特点，采用理论教学与实践教学相结合的方法，使学生充分理解并掌握降压斩波电路的相关知识。
2. 注重培养学生的动手能力和实际操作技能，提高学生的实际问题解决能力。
3. 通过小组讨论、实验操作等形式，培养学生的团队协作能力和沟通能力。
二、教学内容1. 降压斩波电路基本原理：讲解降压斩波电路的定义、工作原理及其在电力电子技术中的应用。
教材章节：第二章第二节“降压斩波电路”2. 电路构成及关键元件：分析降压斩波电路的组成部分，介绍关键元件（如开关器件、二极管、电感、电容等）的功能和选型。
教材章节：第二章第三节“降压斩波电路的构成及关键元件”3. 数学模型与公式：推导降压斩波电路的数学模型，讲解相关公式及其应用。
电力电子升压斩波电路课程设计.(DOC)
目录摘要 (2)1.主电路设计 (3)1.1 MOSFET升压斩波电路原理图 (3)1.2 MOSFET升压斩波电路工作原理 (3)1.3 MOSFET升压斩波电路元器件选择、参数确定 (5)1.4 MOSFET升压斩波电路典型波形 (6)1.5 晶闸管的触发电路 (6)1.6 驱动电路 (8)1.7升压斩波电路的主电路设计 (9)2.控制电路设计 (10)2.1控制电路原理图 (10)2.2控制电路工作原理 (10)3.仿真结果 (12)4.心得体会 (14)5. 参考文献 (15)摘要直流直流升压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电路、升降压电路、复合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。
早期的直流装换电路，电路复杂、功率损耗、体积大，使用不方便。
晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。
晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
它电路简单体积小，便于集成；功率损耗少，符合当今社会生产的要求；所以在直流转换电路中使用晶闸管是一种很好的选择。
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。
本文着重解决用MOSFET作开关的升压斩波电路。
1.主电路设计设计一个MOSFET 升压斩波电路（纯电阻负载）设计要求：1）输入直流电压：Ud=50V ；2）输出功率： 300W ；3）开关频率： 5KHz ；4）占空比： 10%-50%；5）输出电压脉动率：小于10%。
降压斩波电路实验报告
降压斩波电路实验报告篇一：电力电子实验报告直流斩波电路的性能研究实验五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常用的集成芯片。
二、实验所需挂件及附件三、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4-12 所示。
图中 V 为全控型器件，选用 IGBT。
D 为续流二极管。
由图 4-12b 中 V 的栅极电压波形 UGE 可知，当 V 处于通态时，电源 Ui 向负载供电，UD=Ui。
当 V 处于断态时，负载电流经二极管 D 续流，电压 UD 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：U o式中 ton 为 V 处于通态的时间，toff 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=ton/T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值 UO 最大为 Ui，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。
ton tU i on U ??aU i ton ? t offT iUiCE GUGEt Ttofft+L1C1+ Uo-UD UOUiVUD -t t-(b)波形图图 4-12 降压斩波电路的原理图及波形(Boost Chopper)(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图 4-13 所示。
电路也使用一个全控型器件 V。
由图 4-13b 中 V 的栅极电压波形 UGE 可知，当 V 处于通态时，电源 Ui 向电感 L1 充电，充电电流基本恒定为 I1,同时电容 C1 上的电压向负载供电，因 C1 值很大，基本保持输出电压 UO 为105恒值。
设 V 处于通态的时间为 ton，此阶段电感 L1 上积蓄的能量为 UiI1ton。
降压斩波电路实验报告
降压斩波电路实验报告降压斩波电路实验报告引言：降压斩波电路是电子工程中常用的一种电路，主要用于降低电压并减小电压波动。
本实验旨在通过搭建降压斩波电路并进行实际测试，验证其性能和效果。
实验原理：降压斩波电路由降压电路和斩波电路两部分组成。
降压电路主要通过变压器降低输入电压，而斩波电路则通过整流和滤波来减小电压波动。
实验材料：1. 变压器2. 整流器3. 滤波电容4. 电阻5. 电压表6. 示波器7. 电源实验步骤：1. 将变压器的输入端与电源相连，输出端与整流器相连。
2. 整流器的输出端连接滤波电容，并将电阻与滤波电容并联。
3. 将电压表连接在输出端，示波器连接在电阻上。
4. 打开电源，调节电压表和示波器的参数，记录输出电压和波形。
实验结果：经过实验测量，我们得到了降压斩波电路的输出电压和波形数据。
在不同输入电压下，输出电压均稳定在预期范围内，并且波形经过斩波和滤波后明显减小了电压波动。
实验分析：降压斩波电路的设计目的是为了降低电压并减小电压波动，以满足电子设备对稳定电源的需求。
通过实验结果可以看出，该电路在实际应用中具有较好的效果。
变压器的降压作用使得输入电压得以降低，而整流和滤波则进一步减小了电压波动，使输出电压更加稳定。
此外，通过示波器观察到的波形也可以看出，斩波和滤波对电压波动的减小起到了重要作用。
斩波电路将交流信号转换为直流信号，而滤波电容则进一步平滑了输出电压的波动，使其更加稳定。
结论：降压斩波电路是一种常用的电子电路，通过实验验证了其在降低电压和减小电压波动方面的有效性。
该电路结构简单，实用性强，可以满足电子设备对稳定电源的需求。
总结：通过本次实验，我对降压斩波电路的原理和性能有了更深入的了解。
实验结果证明了该电路的有效性，并且我也学会了如何搭建和测试该电路。
在今后的学习和工作中，我将能够更好地应用和优化降压斩波电路，以满足不同电子设备的需求。
降压斩波电路实验报告
降压斩波电路实验报告一、实验目的本实验旨在通过实验验证降压斩波电路的基本原理，并深入了解斩波电路的工作原理和设计方法。
二、实验原理降压斩波电路是一种常见的电源电路，可以将高电压输入转换为低电压输出。
它由降压变压器、整流电路和斩波电路三部分组成。
其中，降压变压器用于将高电压输入降压到适合的电平，整流电路用于将交流电转换为直流电，斩波电路用于消除输出电压的波动和噪声。
斩波电路的基本原理是通过控制开关管的导通和截止，在输出端形成一个平滑的直流电压。
当开关管导通时，电源电压通过变压器和整流电路，充电到电容器中。
当开关管截止时，输出端电容器开始放电，输出电压逐渐降低。
为了保证输出电压平滑稳定，斩波电路需要设计合适的电容器和电阻器，以达到最佳的电压稳定效果。
三、实验器材和仪器1. 220V交流电源2. 降压变压器3. 整流电路4. 斩波电路5. 示波器6. 万用表四、实验步骤1. 按照电路图连接降压斩波电路，注意电路连接正确。
2. 打开交流电源，调整输出电压为220V。
3. 打开示波器，将探头连接到输出端，观察输出电压波形。
4. 通过调整斩波电路中的电容器和电阻器，使输出电压稳定在设定值。
5. 记录实验数据和观察结果。
五、实验结果分析通过实验可以发现，降压斩波电路能够将高电压输入转换为低电压输出，并且输出电压稳定。
在实验过程中，通过调整斩波电路中的电容器和电阻器，可以有效地消除输出电压的波动和噪声。
同时，由于斩波电路的设计和调整需要一定的经验和技巧，因此在实验中需要仔细观察输出波形，通过不断调整来达到最佳的电压稳定效果。
六、思考与总结本实验通过实验验证降压斩波电路的基本原理，并深入了解斩波电路的工作原理和设计方法。
同时，通过实验还可以了解到电路设计和调整需要一定的经验和技巧，需要仔细观察输出波形，通过不断调整来达到最佳的电压稳定效果。
在今后的学习和工作中，我们需要继续深入学习电路的基本原理和设计方法，不断提高自己的实验技能和实践能力。
电力电子降压斩波电路实验报告
d.实验完毕后，经指导教师检查后，确认无故障后将调压器电压降为零，关闭电源，并将电路连线拆下。
五、实验结果图
f=2KHZ
1、占空比=30%UL的波源自：UD的波形：UO波形：
2、占空比=50%
d.等待指导教师检查电路。
3、开始实验。
a.经指导教师同意后启动电源，调整调压器使直流电压升至40V；打开控制电路电源；调整负载电阻使负载电流升至0.03A。测量并记录输入电压、输出电压幅值及UL,UD,UO的波形。
b.改变占空比至50%和70%，测量并记录不同占空比下输入电压、输出电压幅值及UL,UD,UO的波形。
2、连接主电路。
a.停止主电路电源输出（DJK01上的停止开关），将调压器（DJK09）输出调整至零，将负载电阻（D42）调整到最大。
b.任选主电路电源输出中的一相，接至调压器输入端，将调压器输出接至DJK20上的整流模块，并整流模块的输出接至直流电压表上。
c.按照DJK20面板上的降压斩波电路电路图连接电路，其输入与整流电路的输出相连，其输出首先串接DJK01上的直流电流表再接至D42上任意一可调电阻上。
UL波形：
UD波形：
UO波形：
3、占空比=70%
UL波形：
UD波形：
UO波形：
电力电子降压斩波电路
实验报告
姓名：
学号：
班级：
实验一降压斩波电路
一、实验目的
(1)熟悉降压斩波电路的工作原理及波形。
(2)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。
二、实验主电路图（降压斩波电路）
(完整版)升降压斩波课程设计.doc
《电力电子技术》课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计与仿真院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：职称讲师专业：电气工程及其自动化班级：学号：完成时间：2016 年 6 月电力电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化指导教师姓名学生姓名课题名称直流升压降压斩波电路的设计与仿真一、技术指标及要求：1）直流输入电压 100V；设计内容及任务设计安排主要参考资料2）电阻负载； (R 取学号尾数 X10Ω)；3）控制电路频率 10KHZ ；4）输出电压纹波系数： 0.2%；5）仿真出占空比α分别为 0.1，0.2，0.5，0.8 的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。
起止日期设计内容2016 年 5 月 25 日确定设计方案2016 年 5 月 26 日计算相关数据2016 年 5 月 27 日至 2016 年 6 月 6 日Simulink仿真2016 年 6 月 7 日至 2016 年 6 月 23 日撰写课程设计说明书[1] 王兆安、刘进军．电力电子技术（第 5 版）．机械工业出版社， 2009[2] 康华光、陈大钦．电子技术基础模拟部分．高等教育出版社，2002[3]秋关源、罗先觉．电路（第 5 版）．高等教育出版社， 2006[4]周克宁 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2004.[5]黄家善 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2006[6]王维平 . 现代电力电子技术及应用 . 南京：东南大学出版社， 1999[7]张明勋主编 , 电力电子设备设计和应用手册 [M]. 北京 : 机械工业出版社.1992[8]丁道宏主编 , 电力电子技术 [M]. 北京 : 航空工业出版社 .1992[9]林渭勋主编 , 电力电子技术基础 [M]. 北京 : 机械工业出版社 .1990摘要电力电子技术飞速发展，电力电子技术已经成为自动化领域里一个重要部分，其核心就是利用弱电电路的设计思路，强大电路的器件来实现电路的各种需求。
电力电子课程设计报告
IGBT降压斩波电路的改进方案IGBT 降压斩波电路的改进方案1.设计内容与设计要求1.1 设计内容结合所学知识，将实验台中的DJ01、DJ09、DJ20以及D42组件中的元器件进行合理替换，从而构成一个全新的IGBT 降压斩波电路（纯电阻负载），以满足输出较大功率的目的。
1.2 设计要求①输入直流电压：70d U V = ②输出功率：098P W = 在0.7D =、2o I A =情况下 ③开关频率：5s f kHz = ④占空比：10%~90%⑤输出电压脉率：%1%U ∆< 在0.7D =情况下2.降压斩波电路改进方案2.1降压斩波电路主电路降压斩波电路的主电路原理图如下图所示。
该电路使用一个全控型器件 V ，图中为IGBT 。
为在IGBT 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。
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。
⑴控制芯片该电路中的全控器件V 可以继续使用原电路三菱公司生产的CT60AM-18F 型号的IGBT 芯片，其参数如下：CES V =900V 25GES V V =± 60C I A =因此之后的驱动电路也基本不需要做过大的修改了。
⑵负载滑动电阻值对于D42组件中的90Ω150W 的滑动变阻器，有为了保证0.7D =时，2o I A =且每个滑动变阻器允许流过的最大电流1max 1.2912R I A A ==<，因此需要将两个90Ω150W 的滑动变阻器并联使用。
()22700.724.598loado U R P ⨯===Ω，因此每个滑动变阻器的接入电阻值为 24.52=49⨯Ω，49%100%54.44%90R =⨯= 当max0.9D D ==时，12700.91.286 1.29149R R I I A A ⨯===<，基本满足要求。
⑶保险丝F1700.9=2.5724.5I A ⨯≥熔断，取F1的熔断电流为3A 。
降压斩波电路的设计说明
电力电子技术课程设计报告课题：降压斩波电路的设计：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容及要求3 降压斩波电路主电路基本原理4 IGBT驱动电路4.1 IGBT简介4.2 IGBT基本结构与特点4.3驱动电路设计方案比较4.4 IGBT驱动电路原理图4.5 IGBT的驱动性能5 保护电路的设计6 MATLAB仿真6.1 MATLAB简介6.2 MATLAB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（buck chopper）的设计，掌握buck chopper电路的工作原理，综合运用所学知识，进行buck chopper电路和系统设计的能力。
(2) 了解与熟悉buck chopper电路拓扑、控制方法。
(3) 理解和掌握buck chopper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容及要求1) 设计容:对Buck Chopper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Buck Chopper电路的工作原理，设计Buck Chopper电路的主电路和控制电路。
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《电力电子技术》课程设计说明书直流降压斩波电路的设计与仿真院、部：电气与信息工程学院学生：贝贝指导教师：胡小娣职称助教专业：电气工程及其自动化班级：电气本1305学号： **********完成时间： 2016年6月工学院《电力电子技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化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。
关键字：直流斩波，降压斩波DC chopper as DC into another fixed voltage DC voltage or adjustable in DC converter, and DC - regenerative power transmission system, charging circuit, switch power, power electronics device and all sorts of electrical equipment transformation in ordinary application. Then appeared such as step-down chopper, booster chopper, lift pressure chopper composite chopper, etc.. the commutation circuit DC chopper technology has been widely used in switching power supply and DC driver, make its smooth acceleration control, and obtain the fast response, managing electric energy effect. All-controlling power electronics device IGBT in traction power transmission and transformation of power transmission and active filter etc widely application.Keywords: DC chopping; Buck chopper绪论 (1)1设计意义及要求 (2)1.1设计意义 (2)2方案设计分析 (3)2.1方案确定 (3)3主电路与控制电路设计 (4)3.1主电路设计 (4)3.2 控制电路设计 (6)4驱动电路与保护电路设计 (9)4.1驱动电路设计 (10)4.2保护电路设计 (11)5通过MATLAB仿真 (14)5.1 MATLAB软件简介 (14)5.2电路仿真 (15)结束语 (18)参考文献 (19)谢辞 (20)附录A 原理图 (21)附录B 系统总图 (22)现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。
电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。
八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
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。
而直流斩波器（DC Chopper）是一种把恒定直流电压变换成为另一固定电压或可调电压的直流电压，从而满足负载所需的直流电压的变流装置。
也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
它通过周期性地快速通、断，把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，而改变这一脉冲列的脉冲宽度或频率就可实现输出电压平均值的调节。
直流斩波器除可调节直流电压的大小外，还可以用来调节电阻的大小和磁场的大小。
直流传动、开关电源是斩波电路应用的两个重要领域，是电力电子领域的热点。
全控型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和电力MOSFET的优点，具有良好的特性。
目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET 的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。
前者是斩波电路应用的传统领域后者则是斩波电路应用的新领域。
直流斩波器的种类较多，包括6种基本斩波器：降压斩波器（Buck Chopper）、升压斩波器（Boost Chopper）、升降压斩波器(Boost-Buck Chopper)、Cuk斩波器、Sepic斩波器和Zeta斩波器，前两种是最基本的类型。
因此，课程设计的选题为：设计使用全控型器件为IGBT的降压斩波电路。
1设计意义及要求1.1设计意义整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样。
当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。
其交流侧由三相电源供电。
三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。
设计条件：1.电源电压：三相交流U 2：100V/50Hz2.输出功率：500W3.触发角 45=α4.阻感负载根据课程设计题目和设计条件，说明主电路的工作原理、计算选择元器件参数。
设计容包括： 1.整流变压器额定参数的计算2.晶闸管电流、电压额定参数选择3.触发电路的设计降压斩波电路设计要求：1、输入直流电压：U d =100V2、开关频率5KHz3、输出电压20V4、最大输出电流：20A5、L=100mH6、输出功率：400W7、占空比2.0=α，4.0=α，6.0=α，8.0=α，99.0=α2方案设计分析2.1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结构框图如图2.1所示。
图2.1 降压斩波电路结构框图在图2.1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。
3主电路与控制电路设计3.1主电路设计3.1.1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。
3.1.2 工作原理根据所学的知识，直流降压斩波主电路如图3.1所示：图3.1 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0u =E ，负载电流0i 按指数曲线上升。
电路工作时波形图如图3.2所示：图3.2 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 on t 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。
3.1.3参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 由欧姆定律可得负载电阻值为40欧姆。
(3)IGBT 由图3.2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20A ，考虑2倍裕量，故需选择V U N 200≥，A I N 20≥的二极管。
(5)开关频率 f=5KHz（6）电容 设计要求输出电压纹波0.2%i G i o 0I U R =3.2 控制电路设计3.2.1 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。