PWM直流斩波电路分析及测试
直流降压斩波电路实验报告
直流降压斩波电路实验报告实验目的本实验旨在研究直流降压斩波电路的原理、特性及其在实际电路中的应用。
实验原理直流降压斩波电路是一种常见的电源电路，它通过将输入直流电压降低到所需的输出电压，并对电路中的纹波进行滤波以获得平稳的输出。
直流降压斩波电路的核心元件是电容和二极管。
实验设备本实验所使用的设备和元件如下： - 直流电源 - 变压器 - 滤波电容 - 整流二极管 - 负载电阻 - 示波器 - 万用表实验步骤1.将直流电源连接至变压器的输入端，设置合适的输入电压。
2.通过变压器将输入电压降低到所需的输出电压。
3.将滤波电容并联在输出端，以滤除输出电压中的纹波。
4.将整流二极管连接在滤波电容的正极，确保输出电压为正。
5.将负载电阻连接在整流二极管和滤波电容之间，作为电路的负载。
6.使用万用表测量输出电压和电流，记录实验数据。
7.使用示波器观察输出电压的波形，并测量其纹波水平。
8.分析实验结果，总结直流降压斩波电路的特性和应用。
实验结果与分析根据实验数据测量和示波器观察，我们得到了直流降压斩波电路的输出电压和波形。
通过测量输出电压和电流的关系，我们可以计算出电路的输出功率和效率，并分析其特性和应用。
结论通过本实验，我们深入研究了直流降压斩波电路的原理、特性及其在实际电路中的应用。
通过实验数据的测量和分析，我们得出了该电路的特性和性能参数，并对其应用进行了讨论。
实验结果表明，直流降压斩波电路在电源电路中起着重要作用，能够将输入直流电压降低到所需的输出电压，并对输出电压进行滤波以获得平稳的输出。
致谢感谢实验室老师对本实验的指导和支持，感谢实验室的同学们在实验过程中的帮助和合作。
参考文献[1] XXX，XXXX年，XXXX出版社。
[2] XXX，XXXX年，XXXX期刊。
直流斩波3525
实验八 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序号 型号备注1 DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2 DJK09单相调压与可调负载3 DJK20直流斩波电路4 D42 三相可调电阻5 慢扫描示波器 5 万用表三．实验线路及原理1．主电路① 降压斩波电路（Buck Chopper ）降压斩波电路的原理图及工作波形如图3-13所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT 。
D 为续流二极管。
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：i i i U U Ttt t t U α==+=on off on on o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 为开关周朝，α为导通占空比，简称占空比或导通比。
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。
②升压斩波电路（Boost Chopper ）升压斩波电路的原理图及工作波形如图3-14所示。
电路也使用一个全控型器件V 。
当V 处于通态时，电源U i 向电感L l 充电，充电电流基本恒定为I 1，同时电容C l 上的电压向负载供电，因C l 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 l（a ）电路图 （b ）波形图 图3-13 降压斩波电路的原理图及波形上积累的能量为U i I 1t on 。
当V 处于断态时U i 和L l 共同向电容C l 充电，并向负载提供能量。
直流降压斩波电路实验报告
直流降压斩波电路实验报告
一、实验目的
本实验的主要目的是了解直流降压斩波电路的工作原理，掌握电路的搭建方法和调试技巧，同时能够通过实验数据分析和计算得出电路的性能参数。
二、实验原理
直流降压斩波电路是一种常用的电源调节电路，它可以将高压直流电源转换为低压直流电源。
该电路由三个部分组成：变压器、整流滤波器和斩波稳压器。
其中变压器主要起到降压作用，整流滤波器则可以将交流信号转换为直流信号，并对信号进行平滑处理，最后斩波稳压器则可以对输出信号进行稳定控制。
三、实验步骤
1. 搭建直流降压斩波电路。
2. 连接示波器和负载。
3. 调节变压器输出电压为所需输出值。
4. 调节斩波管触发角度和输出信号稳定性。
5. 记录实验数据并进行分析。
四、实验注意事项
1. 实验过程中应注意安全，避免触电等事故。
2. 严格按照步骤操作，避免误操作导致电路损坏。
3. 实验数据应准确记录，避免误差产生。
五、实验结果分析
通过实验数据的分析和计算，可以得出直流降压斩波电路的性能参数。
其中包括输出电压、输出电流、效率等指标。
同时还可以观察到斩波
管的触发角度对输出信号稳定性的影响，并对电路进行优化调整。
六、实验总结
本次实验通过搭建直流降压斩波电路并进行调试和分析，深入了解了
该电路的工作原理和性能参数计算方法。
同时也提高了我们的实验技
能和安全意识，为今后的学习和科研奠定了基础。
直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
• 设V处于断态的时间为 ，则在此期间电感L1释放 的能量为（UO-Ui）I1ton。当电路工作于稳态时， 一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相 等，即： • UiI1ton=（UO-Ui）I1toff
• 上式中T/toff ≥1，输出电压高于电源电压，故称该 电路为升压斩波电路。
• 升压斩波电路的原理图及波形
注意
• (1)整流电路输入交流电源得到直流电源，要注意 输出的直流电源不能超过50V。直流侧有1A熔丝 保护。负载电流不要超过0.5A。 • (2)在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同 时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短 路。 • (3)用示波器两个探头同时观测两处波形时，要注 意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应 衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好使 用一个探头。
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.5
八、实验报告
• (1)分析图中产生PWM信号的工作原理。 • (2)整理各组实验数据绘制各直流斩波电路 的Ui/UO- α 曲线，并作比较与分析。 • (3)讨论、分析实验中出现的各种现象。Fra bibliotek1.4
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(3)用示波器分别观测A、B和PWM信号的波形 、频率和幅值，并填入下表。
观测点 波形类型 幅值A（V） 频率f（Hz） A（11脚） B（14脚） PWM （ 脚 （ 脚
(4)用双踪示波器的两个探头同时观测11脚和 14脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位 器，观测两路输出的PWM信号，测出两路 信号的相位差，并测出两路PWM信号之间 最小的“死区”时间。
实验三 直流斩波电路
示波器使用注意：如两个波形不共地，不能同时测量，根据波形幅值大小，有的波形需要选择*10档。
实验三直流斩波电路(设计性)的性能研究一．实验目的熟悉六种斩波电路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper、cuk chopper、sepic chopper、zeta chopper)的工作原理，掌握这六种斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容1 SG3525芯片的调试2 斩波电路的连接3 斩波电路的波形观察及电压测试三．实验设备及仪器1 电力电子教学试验台主控制屏2 MMCL-22组件3 示波器4 万用表四．实验方法按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可.1. SG3525性能测试先按下开关s1（1）锯齿波周期与幅值测量(分开关s2、s3、s4合上与断开多种情况）。
测量“1”端。
记录不同频率时锯齿波的周期及幅值。
（2）输出最大与最小占空比测量。
测量“2”端。
2．buck chopper(1)连接电路。
将UPW(脉宽调制器)的输出端2端接到斩波电路中IGBT管VT的G端, 4端接到斩波电路中IGBT管VT的E端。
分别将斩波电路的1与3，4与12，12与5，6与14，15与13，13与2相连，照面板上的电路图接成buck chopper斩波器。
(2)观察负载电压波形。
经检查电路无误后,按下开关s1、s8，用示波器观察VD1两端12、13孔之间电压，调节upw的电位器rp，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形(3)观察负载电流波形。
用示波器观察并记录负载电阻R4两端波形(4)改变脉冲信号周期。
在S2、S3、S4合上与断开多种情况下,重复步骤(2)、(3)(5)改变电阻、电感参数。
可将几个电感串联或并联以达到改变电感值的目的，也可改变电阻，观察并记录改变电路参数后的负载电压波形与电流波形，并分析电路工作状态。
实验五 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
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DJK01电源控制屏、DJK09单相调压与可调负载、DJK20直流斩波电路、D42三相可调电阻、双踪示波器（慢扫描）、万用表。
三、实验线路及其原理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1所示。
图中V 为全控型器件，选用IGBT 。
D 为续流二极管。
图1(a)中的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，负载电流经过二极管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：i i on i off on on o aU U Tt U t t t U ==+= 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，a 为导通占空比，简称占空比或导通比（a =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a ，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。
图1 降压斩波电路的原理图及波形 (2)升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路的(Boost Chopper)原理图及工作波形如图2所示。
电路也使用一个全控型的器件V 。
由图2(b)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 为恒定值。
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 。
基于PWM技术的新型高效率直流斩波器
基于PWM技术的新型高效率直流斩波器基于PWM技术的新型高效率直流斩波器摘要：本系统以Buck降压，Boost升压斩波电路为核心设计新型高效率直流斩波器。
通过STM32检测显示输出电流，以及对电路的过充保护。
采用TL494产生频率为150kHz的PWM波形，进行闭环反馈控制，从而实现稳压输出电流可调。
实验结果表明：充电模式时，电源输入的直流电压在比较宽的范围内变化时，电源输出直流电压能够保持较高的稳定性且变化率不大于1%。
电流可进行线性步进，控制精度为0.05%，效率达到91%以上。
放电模式时，输出电压恒定，变换器效率可达96%。
本电路能够自动转换工作模式，且重量在500g 以内。
【关键词】Buck电路Boost电路TL494 STM32分布式电源系统应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，其电源系统需用的直流斩波模块越来越多，对其性能要求越来越高。
除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。
这样其平均无故障工作时间才越来越长，可靠性越来越好。
因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的直流斩波器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。
本品将提供一种新型的更加高效的直流斩波器。
1 系统方案1.1 双向直流斩波模块的比较与选择方案一：双向同步整流电路该方案从左向右是Buck降压充电电路，从右向左是Boost升压放电电路，结构简单，所用元器件少，输出纹波电压小。
整个电路体积小、重量轻，转换效率高且输出稳定。
对元器件参数要求严格，容易实现对电路的整体控制如图1。
方案二：Buck降压，Boost升压型电路该方案将直流电压通过Buck型拓扑结构进行降压变换，然后采用Boost型拓扑结构进行升压变换。
电路原理简单易懂，但所用元器件过多，且Buck型变换器驱动电路和控制电路的电源方案较麻烦，可靠性不高，如图2、图3。
直流斩波电路原理实验报告
直流斩波电路原理实验报告【实验日期】2021年05月24日【实验目的】1. 了解直流斩波电路的工作原理。
2. 掌握直流斩波电路的实现方法。
3. 学会使用示波器观测斩波电路的输出波形。
直流斩波电路是一种将直流电信号转换为可控的脉冲信号的电路。
斩波电路是通过对输入直流电压进行切割，使其呈现出一个矩形脉冲的形式，从而得到一个近似于正弦波的波形。
直流斩波电路的核心部件是斩波元件（如晶闸管、场效应管等），它的主要作用是控制输出信号的幅度和频率。
直流斩波电路的两个主要类型是单相半波斩波电路和单相全波斩波电路。
单相半波斩波电路将正弦波输入信号的负半周期直接截去，只保留正半周期，这样就可以得到一个具有不同占空比（也称为工作比）脉冲的输出信号。
如果幅度和频率能够精确控制，输出信号的形状就可以接近正弦波。
单相全波斩波电路通过使用两个斩波器，将正弦波信号的负半周期和正半周期都切割，然后将两个斩波器的输出信号相加，可以得到一个输出波形更接近正弦波的脉冲信号。
1. 直流电源2. 稳压电源3. 晶闸管4. 电阻5. 电容6. 示波器7. 多用电表1. 按照电路图连接电路。
2. 接通直流电源和稳压电源，调节稳压电源输出电压，并使用多用电表检测电压值。
3. 使用示波器观测晶闸管的正向电压和负向电压，并实时记录值。
4. 调节输入直流电压和斩波角度，观察输出脉冲信号的波形变化，并记录每个角度的输出波形。
通过实验可以得到不同控制角度下的直流斩波输出波形，并可以根据输出波形的变化情况分析电路的工作性质。
当斩波角度较小时，输出波形接近正弦波，但波形略有扭曲；当斩波角度增大时，输出波形形态变化，幅度减小，频率增大，直到波形变为矩形脉冲，输出电压为零。
通过本次实验可以深入了解直流斩波电路的工作原理和实现方法，掌握使用示波器观测输出波形的方法，同时也可以理解不同控制角度下的输出波形变化特点。
直流斩波电路在电力调控、数码电子等领域有广泛的应用，掌握其原理和实现方法对于工程实践具有重要意义。
实验三 直流斩波电路的性能研究
实验三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工作特点。
3.了解PWN控制与驱动电路的原理机器常用的集成芯片。
二.实验原理
直流升压斩波变换电路带南路的工作原理
一个直流升压斩波变换电路模型图如图所示，其输出电压Uo总大于输入电压源电压Ud。
当开关S闭合时，二极管受电容C上电压影响反向断开，于是将输出级隔离，由输入端电源向电感供应能量。
当开关S断开时，二极管正向导通，输出级吸收来自电感与输入端电源的能量。
在进行稳态分析时，假定输出滤波器足够大，以确保以恒定的输出电压Uo（t）=Uo。
根据电感的基本特性，在稳态时电感电压在一个周期内对时间的积分必须为零，
即Ud t on+(Ud-Uo)t off=0
两边除以Ts,整理得
( Uo／Ud)=( Ts／t off)=1／1-D
在式子中，D为占空系数。
当输入电压Ud保持不变时，改变D即可改变输出电压Uo。
其实验电路如图所示。
三，实验仿真
直流升压斩波变换电路仿真
启动MATLAB6.1进入SIMULINK后新建文档，绘制直流升压斩波变换电路模型图如图所示。
双击各个模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
1，直流电压源参数设置：直流电压源电压为100V
2，电阻，带内容参数设置：C=0.7*0.00001F,L=10Mh,R=10欧姆
3，脉冲发生器模块的参数设置:在本次实验中设置为1V，周期为0.002S，脉宽为20％
设置好各模块参数后，单击工具栏的START命令仿真。
双击示波器模块，得
到仿真结果。
实验4直流斩波电路实验
实验9 直流斩波电路实验一、实验目的(1) 加深理解斩波器电路的工作原理;(2) 掌握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法;(3) 熟悉斩波器各点的波形。
图4－11 直流斩波电路二、实验线路及原理本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。
其中VT1为主晶闸管，当它导通后，电源电压就加在负载上。
VT2为辅助晶闸管，由它控制输出电压的脉宽。
C和L1为振荡电路，它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。
斩波器主电路如图4-11所示。
接通电源时，C经VD1，负载充电至+U do，VT1导通，电源加到负载上，过一段时间后VT2导通，C和L1产生振荡，C上电压由+V do变为-V do，C经VD1和VT1反向放电，使VT1、VT2关断。
从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽，从而达到调压的目的，VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。
三、实验内容(1) 触发电路调试(2) 斩波器接电阻性负载。
(3) 斩波器接电阻—电感性负载。
四、实验设备(1) MCL现代运动控制技术实验台主控屏；(2) MCL—18组件；(3) MCL—06组件；(4) 滑线变阻器；(5) 双踪记忆示波器；(6) 数字式万用表五、预习要求(1)阅读电力电子技术教材中有关斩波器的有关内容，弄清脉宽可调斩波器的工作原理。
(2)学习本教材§3-5有关斩波器及其触发电路的有关内容，掌握斩波器及其触发电路工作原理及调试方法。
六、思考题(1) 直流斩波器有那几种调制方式?本实验中的斩波器为何调制方式?(2) 本实验采用的斩波器中的电容C起什么作用?七、实验方法1、触发电路调试打开MCL—06面板右下角的电源开关。
调节电位器RP，观察“2”端的锯齿波波形，锯齿波频率为100Hz左右。
调节“3”端比较电压（由MCL-18给定提供），观察“4”端方波能否由0.1T连续调至0.9T（T为斩波器触发电路的周期）。
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。
3直流斩波电路原理实验报告
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：直流斩波电路原理实验实验时间：实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名：实验〔二〕项目名称：直流斩波电路原理实验1.实验目的和要求(1)加深理解斩波器电路的工作原理。
(2)掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法。
(3)熟悉斩波器电路各点的电压波形。
2.实验原理本实验采用脉宽可调的晶闸管斩波器，主电路见下页。
其中VT1为主晶闸管，VT2为辅助晶闸管,C和L1构成振荡电路,它们与VD2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。
当接通电源时，C经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，此时VT1、VT2均不导通，当主脉冲到来时，VT1导通，电源电压将通过该晶闸管加到负载上。
当辅助脉冲到来时，VT2导通，C通过VT2、L1放电，然后反向充电，其电容的极性从+Ud0变为-Ud0，当充电电流下降到零时，VT2自行关断，此时VT1继续导通。
VT2关断后，电容C通过VD1及VT1反向放电，流过VT1的电流开始减小，当流过VT1的反向放电电流与负载电流相同的时候，VT1关断；此时，电容C继续通过VD1、L2、VD2放电，然后经L1、VD1、L2及负载充电至+Ud0，电源停止输出电流，等待下一个周期的触发脉冲到来。
VD3为续流二极管，为反电势负载提供放电回路。
斩波主电路原理图从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽,从而可到达调节输出直流电压的目的。
VT1、VT2的触发脉冲间隔由触发电路确定。
斩波器触发电路和原理可参见实验一内容。
实验接线如下列图所示，电阻R用D42三相可调电阻，用其中一个900Ω的电阻；励磁电源和直流电压、电流表均在控制屏上。
直流斩波器实验线路图3.主要仪器设备4.实验内容及步骤实验内容：(1)直流斩波器触发电路调试。
PWM技术在斩波电路中的应用
第1章PWM技术在斩波电路中的应用1.1斩波电路的概述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。
1.1.1.降压斩波电路降压斩波（BUCK）电路图如4-1所示。
图4-1 降压斩波电路图该电路使用全控型器件V,若为晶闸管，须设置使晶闸管关断的辅助电路,为在V关断时给负载中的电感电流提供通道,设置了续流二极管VD,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,如图中E M所示,若负载中无反电动势时,只需另其为0,以下的分析及表达式均可适用。
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。
（a）电流连续时（b）电流断续时图4-2 降压斩波电流工作波形图电流连续时负载电压平均值U o=t ont on+t off E=t onTE=αE（4-1）t on-V通的时间；t off-V断的时间；T-开关周期；α-导通占空比。
U o最大为E，减少占空比α，则U o随之减小。
因此称为降压斩波电路。
负载电流平均值I o=U o−E MR(4-2)若负载L较小，则在V关断后,到了2t时刻,如图4-2 b所示,负载电流已衰减至零,会出现负载电流断续的情况,由波形可见, I2t off=I1t on被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式:(1)保持开关周期T不变,调节开关导通时间t on,称为脉冲宽度调制(PWM调制)此种方式应用最多。
实验五_直流斩波电路的性能研究实验报告_第五组
XXX学院实验报告学院：专业：班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：验（序号）项目名称：直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）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。
图4-12 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U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 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U O 为恒值。
设V 处于通态的时间为t on，此阶段电感L1 上积蓄的能量为U i I1t on。
当V 处于断态时U i和L1 共同向电容C1 充电，并向负载提供能量。
实验2 直流斩波电路的性能研究
实验2 直流斩波电路的性能研究一、实验目的1. 学习直流斩波电路的基本原理和工作方式。
2. 研究不同电流方向对直流斩波电路工作的影响。
二、实验器材和设备1. 直流电源2. 电子万用表3. 示波器4. 电阻、电容等元器件三、实验原理直流斩波电路是一种将直流电压转换成周期性的脉冲电压输出的电路。
它是由半波整流电路和RC元件组成，通常包括一个二极管、一个电阻和一个电容。
其输出电压的周期取决于电容放电的时间常数和电源直流电压的大小。
通过改变电容和电阻的数值，可以改变输出波形的周期，从而达到不同的控制效果。
四、实验步骤1. 按电路连接图连接实验电路，保证接线无误。
2. 将直流电源的输出电压调至所需实验值，并打开电路电源。
3. 分别接入正负电源极性，观察电路输出波形情况，记录实验数据。
4. 按不同的电容和电阻数值，重复上述操作，记录实验数据。
5. 结束实验，关闭电路电源。
五、实验结果分析1. 实验结果显示，当电容C的取值增大时，输出波形的周期增大，波形变得平缓，并且左侧较陡峭较长，右侧逐渐平滑至接近直线，而当电容C的取值变小时，输出波形的周期变小，波形变得陡峭，左侧较短，右侧接近直线。
2. 当电阻R取值增大时，输出波形的峰值电压和输出电压都变小，波形的上升和下降时间均变缓，波形变得平坦；当电阻R取值变小时，输出波形的峰值电压和输出电压都变大，波形的上升和下降时间变短，波形变得陡峭。
3. 实验证明了正负电源极性的取值不影响直流斩波电路的输出波形，证明直流斩波电路具有良好的控制效果。
4. 实验结果还显示，输出波形的峰值电压和输出电压与电源直流电压成正比关系，即直流斩波电路输出的脉冲电压幅值最大值等于电源直流电压的绝对值。
六、实验心得本次实验研究了直流斩波电路的基本原理和工作方式，分析了不同电容和电阻取值以及直流电压对直流斩波电路输出波形的影响。
实验结果表明，直流斩波电路具有良好的控制效果，可以通过改变电容和电阻数值来调节输出波形的周期，从而实现不同频率的输出电压。
直流斩波电路实验总结
直流斩波电路实验总结
直流斩波电路实验是电子技术实验教学中的重要实验项目，主要涉及直流斩波电路的设计、搭建和测试技能。
通过本实验，可以深入了解直流斩波电路的工作原理、参数测量方法和调试技巧，增强学生对电子技术的理解和应用能力。
在本次实验中，我通过实际操作，学习了直流斩波电路的组成和原理，实现了电路的设计和搭建。
通过对电路参数的测量和数据分析，掌握了直流斩波电路的关键参数比较方法，例如矩形波电压的占空比、峰值电压与平均电压的关系等。
在电路调试和优化方面，我运用了多种方法，比如改变电阻、电容的阻值，调节信号源的频率和幅度等，逐步提高电路性能和稳定性，达到实验预期的效果。
总的来说，通过直流斩波电路实验，我不仅学习了电子技术的基础知识和实践技能，还提高了自己的动手能力和问题解决能力。
同时，本实验也是我深入学习电子技术的重要一步，为以后更高层次的学习和实践打下了坚实的基础。
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 14912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。
直流斩波电路的性能研究_5
目录一、buck斩波电路工作原理 (1)二、硬件调试 (3)2.1、电源电路 (3)2.1.1 工作原理： (3)2.2 buck斩波电路 (5)2.3、控制电路 (6)2.4、驱动电路 (7)2.5 过压保护电路 (9)2.5.1 主电路器件保护 (9)2.5.2 负载过压保护 (9)2.5.3 过流保护电路 (10)2.6 元器件列表 (12)三、总结 (12)四、参考文献 (13)一、buck斩波电路工作原理直流斩波电路（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。
习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。
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，其中前两种是最基本的电路。
一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。
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。
直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，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。
所以，此课程设计选题为：设计使用全控型器件为电力MOSFET的降压斩波电路。
主要讨论电源电路、降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。
1.1主电路工作原理图1.1 BUCK斩波电路电路图直流降压斩波主电路使用一个Power MOSFET IRF640N控制导通。
直流斩波电路原理实验
直流斩波电路原理实验概述直流斩波电路是一种将直流信号转换为脉冲信号的电路。
该电路通过控制开关管的导通和截止，实现了直流信号的二值化处理。
本文将介绍直流斩波电路的原理和实验步骤。
直流斩波电路原理直流斩波电路的原理基于开关管的开关功能，当开关管导通时，直流信号通过；当开关管截止时，直流信号被切断，产生脉冲信号。
在直流斩波电路中，常用的开关管有晶体管和场效应管。
实验材料1.直流电源2.NPN型晶体管3.耦合电容4.变压器5.负载电阻6.示波器实验步骤1. 搭建电路根据电路原理图，搭建直流斩波电路实验电路。
将直流电源连接到变压器的输入端，变压器的输出端与晶体管的集电极相连，同时将负载电阻接在晶体管的发射极和地之间。
2. 调整参数调整变压器的变比，使得输出信号的幅值适当。
同时调整负载电阻的阻值，以达到所需的输出功率。
3. 连接示波器将示波器的探头分别连接到晶体管的集电极和发射极上，以观察输出信号的波形。
4. 实验记录记录示波器显示的波形和各个参数的数值。
实验结果分析根据实验记录的数据，分析直流斩波电路的性能和特点。
主要包括以下几个方面：1. 输出波形通过示波器观察输出波形，可以判断直流斩波电路的工作状态和性能。
根据波形的幅值、频率和占空比等参数，可以评估电路的性能。
2. 电路效率根据输入功率和输出功率的比值，计算直流斩波电路的效率。
效率越高，电路的能量转换效率越高。
3. 噪声分析通过分析输出波形的噪声水平，可以评估直流斩波电路的抗干扰能力和噪声性能。
实验应用直流斩波电路在实际应用中有着广泛的用途，主要包括以下几个方面：1. 消息传输直流斩波电路可以将模拟信号转换为数字信号，用于消息传输和通信系统中。
2. 电力变换直流斩波电路在电力系统中可以用于直流与交流的转换，实现电力的变压变频控制。
3. 电动机控制直流斩波电路可用于电动机控制系统，实现电机的速度和方向控制。
4. 脉冲控制直流斩波电路产生的脉冲信号可用于触发其他电路和系统的工作，如触发器、计数器等。
电力电子直流斩波实验指导书
实验二 直流斩波电路的研究一．实验目的熟悉斩波电路Buck chopper(降压斩波) 、Boost chopper （升压斩波） 、Buck-Boost chopper （升降压斩波）、Sepic chopper （升降压斩波）的工作原理，掌握斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容1．斩波电路的连接。
2．斩波电路的波形观察及电压测试。
三．实验设备及仪器1．电力电子教学试验台主控制屏2．MCL-22组件 3．双踪示波器 4．万用表四．实验内容和实验步骤1.PWM 发生器的性能测试用示波器测量,PWM 波形发生器的“VT 的G 端”孔与地之间的波形。
记录下波形的频率。
调节占空比调节旋钮，记录下占空比的调节范围。
（测周期T 时一大格等于200us ）2．Buck chopper(降压斩波)(1)连接电路。
按照右图将面板上的器件接成Buck chopper 斩波电路。
将PWM 波形发生器产生的触发信号接入VT1的G 端，注意须将VT1的E 端和PWM 波形发生器的“地”相连接。
(2)调节占空比为最小值a用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。
同时用示波器观察记录负载电压u0的波形和负载电流i0的波形（电阻R两端的电压u R的波形）。
(3)调节占空比为1/2用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。
同时用示波器观察记录负载电压u0的波形和负载电流i0的波形（电阻R两端的电压u R的波形）。
(4)调节占空比为最大值b用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。
同时用示波器观察记录负载电压u0的波形和负载电流i0的波形（电阻R两端的电压u R的波3．Boost chopper（升压斩波）(1)连接电路。
按照右图将面板上的器件接成Boost chopper斩波电路。
将PWM波形发生器产生的触发信号接入VT1的G端，注意须将VT1的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。
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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，
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)。
11．输出滤波器功能测试(断开电源S1 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
i L i
C
i
D
（1-3）L=1.48mH时，i
L
断续：
V be V
ce
V
D
i L i
C
i
D
（2-1）L=3.07mH时，i
L
临界：
i
L
（2-2）L=3.07mH时，i
L
连续：
V be V
ce
V
D
i L i
C
i
D
（2-3）L=3.07mH时，i
L
断续：
V be V
ce
V
D
i L i
C
i
D
3．根据不同的L值，按所测的D，V O值计算出M值，列出表格，并画出曲线。
连续工作状态时的直流电压增益表达式为M=D/（1-D），请在同一图上画出该曲线，并在图上注明连续工作与断续工作区间。
（1）L=1.48mH【红色为临界时的数值】
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 2.23 2.3
（2）L=3.07mH
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| 0.41 0.612 0.839 0.989 1.123 1.279 1.797 2.077 2.256
4．试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。
优点：电路简单；可通过简单地调节调节RP1以改变电感上的电压，升压、降压功能都可实现，环路稳定性更直接简单。
缺点：以buck变换器方式工作时，输入输出之间没有隔离，而且只有一个输出。
以boost(非隔离)反激式变换器工作时，存在最大输出功率的限制。
5．试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？
能分别减小输入、输出电流的波动，使电流更平稳。
6．实验的收获、体会与改进意见。
这个实验的电路相对比较简单，经过实验，了解了变换器的工作原理，查看了其不同工作状态下连续与不连续的波形；对占空比的概念有了新的认识。
通过本次实验，我对Buck-Boost变换器的特性以及如何改善其性能有了一定的了解。
并从对各电压、电流波形的观察中加深了对斩波电路的认识。
要提前做好实验预习才能让实验过程更顺利地进行。