MOSFET降压斩波电路
利用MOSFET降压斩波电路设计
4.1.1
功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET,（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
图5IR2113驱动半桥电路
设计驱动电路如图6所示.
图6驱动电路图
4
MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
而电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小；第二个显著特点是开关速度快、工作频率高。但是电力MOSFET电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10Kw的电力电子装置。
在功率变换装置中,根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2113驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
2
2.1
降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为MOSFET。为在MOSFET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。
MOSFET降压斩波电路设计
题目MOSFET降压斩波电路设计姓名学号班级指导老师日期前言直流-直流变流电路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。
直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：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，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，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。
目录1.设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)2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)3 MOSFET驱动电路设计 (3)3.1驱动电路方案选择 (3)3.2 驱动电路原理 (4)4保护电路 (5)4.1过电压保护 (5)4.2过电流保护 (6)5电路各元件的参数设定 (6)5.1 MOSFET简介 (6)5.1.1功率MOSFET的结构 (7)5.1.2功率MOSFET的工作原理 (7)5.2各元件参数计算 (8)6系统仿真及结论 (9)6.1 仿真电路及其仿真结果 (9)6.2仿真结果分析 (15)总结 (15)参考文献 (16)MOSFET降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1 设计要求利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
输入直流电压Ud=100V，输出功率P=300W ，开关频率为5KHz，占空比10%到90%，输出电压脉率小于10%。
1.2 设计方案电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
升压斩波电路波形电感
升压斩波电路波形电感
升压斩波电路（Boost Converter）是一种电力电子转换器，用于将输入电压提高到输出电压。
斩波（chopping）是指开关元件（通常为MOSFET）周期性地开关以实现电压转换。
在升压斩波电路中，电感起到了重要的作用。
下面是升压斩波电路中电感的一般波形描述：
1.输入电流波形：在升压斩波电路中，当开关（通常是MOSFET）关闭时，电流通过电感线圈，从电源吸收能量。
在开关打开时，电感中的电流会继续流动，但是此时电感的磁能量转移到输出端。
因此，输入电流波形通常是脉冲状的，具有周期性的脉冲。
2.电感电流波形：电感的电流波形通常是一个锯齿波形。
当开关关闭时，电感储存能量，电流增加。
然后，当开关打开时，电感释放储存的能量，电流减小。
这导致了电感电流波形呈锯齿状。
3.输出电压波形：输出电压通常是一个平稳的直流电压，因为升压斩波电路的目标是提高输入电压。
然而，在转换过程中，可能会有一些纹波（ripple）存在，这与电感电流波形的锯齿形状有关。
4.开关波形：开关波形描述了开关元件（比如MOSFET）的状态，即何时开启和何时关闭。
这个波形通常是一个方波，表明开关以一定的频率进行开关操作。
在设计和分析升压斩波电路时，理解这些波形是很重要的，因为它们有助于评估电路性能、效率和稳定性。
值得注意的是，实际的波形特征可能会受到电路参数、元件特性和工作条件的影响。
电气工程课程设计MOSFET升压斩波电路设计说明
目录一、绪论 (1)1.1直流斩波电路简介 (1)1.2 MOSFET简介 (1)1.3 SG3525简介 (1)1.4仿真软件介绍 (1)二、MOSFET升压斩波电路设计要求及方案 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (3)2.3设计方案各电路简介 (3)三、MOSFET升压斩波主电路设计 (4)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (4)3.2 MOSFET升压斩波电路 (5)四、控制电路与保护电路设计 (7)4.1 MOSFET驱动电路 (7)4.2保护电路 (8)五、总体电路原理图及其说明 (9)5.1总体电路原理图 (9)5.2 MATLAB仿真电路图 (10)5.3仿真波形图 (10)5.4波形分析 (11)六、结论 (11)参考文献 (11)一、绪论1.1直流斩波电路简介直流斩波电路（DC Chopper），也称直接变流电路，它的的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流。
直流斩波的电路的种类较多，包括六种基本电路：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Zata斩波电路。
直流斩波电路在直流传动系统、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。
1.2 MOSFET简介MOSFET是金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为N沟道型与P沟道型的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。
1.3 SG3525简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司Silicon General）推出SG3525。
直流变换器的设计(降压)
直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1)二、题目分析： (1)三、总体方案： (2)四、原理图设计： (2)五、各部分定性说明以及定量计算： (5)六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6)七、设计心得体会： (6)直流变换器的设计（降压）BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。
BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。
一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V输出电压Vo=12V输出电流Io=3A最大输出纹波电压50mV工作频率f=100kHz二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动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。
课程设计步骤分析（顺序）：1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET；2.选择主电路所有图列元件，并给出清单；3.设计MOSFET驱动电路及控制电路；4.绘制装置总体电路原理图，绘制： MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形；5.编制设计说明书、设计小结。
降压斩波电路
摘要直流斩波电路是将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器 , 如果改变开关的动作频率，或改变直流电流接通和断开的时间比例，就可以改变加到负载上的电压、电流平均值。
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MOSFET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：Buck Chopper MOSFET Simulink 高频开关目录1 降压斩波电路主电路基本原理 (1)2 MOSFET基本性能简介 (5)2.1 电力MOSFET的结构和工作原理 (5)2.1.1 电力MOSFET的结构 (5)2.1.2 功率MOSFET的工作原理 (6)2.2 功率MOSFET的基本特性 (6)2.2.1 静态特性 (6)2.2.2 动态特性 (7)2.3 电力MOSFET的主要参数 (8)3 电力MOSFET驱动电路 (9)3.1 MOSFET的栅极驱动 (9)3.2 MOSFET驱动电路介绍及分析 (9)3.2.1 不隔离的互补驱动电路 (9)3.2.2 隔离的驱动电路 (10)3.2.3 驱动电路的设计方案比较 (13)4 保护电路设计 (15)4.1 主电路的保护电路设计 (15)4.2 MOSFET的保护设计 (15)5 仿真结果 (17)心得体会 (23)参考文献 (24)1 降压斩波电路主电路基本原理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。
降压型斩波电路的特点及参数
降压型斩波电路的特点及参数Buck电路：降压斩波器，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。
Buck变换器也有CCM和DCM两种工作方式。
1、降压型斩波电路的原理图在控制开关VT导通ton期间，二极管VD反偏，电源E通过电感L向负载R供电，此间iL增加，电感L的储能也增加，导致在电感两端有一个正向电压Ul=E-u0，左正右负，这个电压引起电感电流iL的线性增加。
在控制开关VT关断toff期间，电感产生感应电势，左负右正，使续流二极管VD导通，电流iL经二极管VD续流，uL=-u0，电感L向负载R供电，电感的储能逐步消耗在R上，电流iL线性下降，如此周而复始周期变化。
如图1-1。
2、降压型斩波电路的参数设置设置触发脉冲占空比α分别为20%、50%、70%、90%。
与其产生的相应波形分别如图1-10图1-11图1-12图1-13。
在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。
（1）在降压式直流斩波电路（Buck）中，电感和电容值设置要稍微大一点。
（2）注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。
（3）输出电压计算公式：U0=DE。
参数计算输出电压：20-30V输出额定电压：12V输出电压纹波：125mV（1%）额定输出电流：4A（额定功率48W）最大输出电流：6A开关频率：100KHz（10uS）输入电流最大波纹：30mA电压跌落：250mA（1uS内Io从200mA突变到4A）1.占空比计算Dmin=12/30=0.4Dmax=12/20=0.62.输出滤波电感计算滤波电感的作用：一是低频滤波，在此主要是阻碍电路电流的突变。
（因电感的自感电势会阻碍原电流的变化。
）二是高频滤波，电感元件和电容及电路有谐振频率，它可在高频电路里吸收或阻档同频或差频的信号波。
要求电路电流在额定电流的10%时恰好处于临界状态。
如下图所示，此时的输出电流应该为Io=10%*4A=0.4A，Ip=0.8A。
基于SG3525的降压斩波电路设计
摘要开关电源就是利用现代电力电子技术，控制开关管开通与关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC以及MOSFET构成。
随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断地更新。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
本次设计的开关电源为最基本的DC-DC斩波电路，运用SG3525为控制芯片，Buck电路为主电路，输入30V-36V直流电压，输出10伏直流电压，输出电流为0.5安培。
此类开关电源简易，方便，廉价。
在路灯系统，地铁灯，工矿灯等方面有较为广泛的应用。
关键词：SG3525；DC-DC；降压斩波；开关电源。
AbstractThe switching power supply is a kind of power to use modern electronics, control switch and turn off time ratio maintaining a stable output voltage of the power supply. Generally, switching power supply is made of the pulse width modulation (PWM) control IC and MOSFET. With the development of the power electronics technology and innovation, the switching power supply technology are constantly update more quickly. The switching power supply, in a small, lightweight and high efficiency characteristics, are widely used in almost all electronic devices, which is an indispensable power mode in the rapid development of electronic information industry,.The design of the switching power supply is a kind of the basic DC-DC converter circuit, which using SG3525 as the control chip. The main circuit is Buck circuit, with input 30V-36V DC voltage , output 10V DC and output current is 0.5 amps. Such switching power supply is simple, convenient and inexpensive, which widely used in street lighting system, subway lights, mining lamps and so on.Keywords: SG3525; DC-DC; buck chopper; Switching Power Supply.目录中文摘要.......................................... (Ⅰ)英文摘要.......................................... (Ⅱ)1绪论................................ 错误!未定义书签。
斩波电路
图24 升压斩波器
采用电压反馈控制使得该升压斩波器能 够输出较稳定的直流电压，调节电阻R8 可以在一定范围内调节输出电压值，这 些都使本电路具有很强的实用性。注意， 输出电压的最大值受限于导通比和 MOSFET、 二 极 管 D2 和 电 容 C2 的 击 穿 电压。
5.3 带反电势负载的降压斩波电路
(3) 电流临界连续时io下降段的数
eTon / 1 E eTs / 1 U d
I max(ton )
Ud R
E
(1 e ton / )
学表达式
E [1 e(tton ) / ] U d
E
(1 eton /
)e (tton ) /
（三）电感电流断续时的工作情况
R
R
（1）断流时刻
在上述临界连续条件下，每周期的初始时 刻，电流都是从零开始的。在电路参数不 变的情况下，若保持临界时ton不变，仅增 加斩波周期Ts，电流将出现断流，且这时 电流在流通期内的波形与上述临界连续时 的波形是完全一致的，所以可以利用电流 临界连续时io下降段的数学表达式来求取断
直流斩波电路
1 概述 用斩波器斩切直流的基本思想是：如 果改变开关的动作频率，或改变直流电 流接通和断开的时间比例，就可以改变 加到负载上的电压、电流平均值。
逆变-整流型DC-DC变换器由逆变和整流两 个功率变换环节共同构成
1.1 DC-DC功率变换电路
将一个直流电压变换成为另一个直 流电压，被称为DC-DC的功率变 换。
图13 单极性PWM信号的产生
(a) 信号产生电路 （b）、（c）波形
图13产生的PWM信号是一种单一极性的脉 冲信号，当被用来控制一个单极性的斩波器 时，斩波器的输出电压将与这个PWM信号
mosfet降压斩波电路 (纯电阻负载)介绍
mosfet降压斩波电路 (纯电阻负载)介绍MOSFET降压斩波电路是一种常用的直流电源控制电路，在纯电阻负载方面被广泛应用。
下面将从以下几个方面进行介绍。
一、电路原理MOSFET降压斩波电路是通过MOSFET管的导通和截止来实现直流电压的控制。
当MOSFET管导通时，电流通过MOSFET管和负载形成一个电压降，从而将原直流电压降低；当MOSFET管截止时，负载中的电流就会被磁场感应电压带回直流电源中，这就实现了负载电流的轻松控制。
二、电路特点MOSFET降压斩波电路具有很多优点，如可靠性高、速度快等，但其中最重要的是其高效率和稳定性。
其高效率使其可以大幅降低功耗，提高设备的运行效率。
而稳定性则可以保证电路在各种应用场合下都能稳定地工作。
三、电路实现MOSFET降压斩波电路的实现可以分为以下几个环节：1.设计合适的MOSFET管：选用合适的MOSFET管可以实现电路的高效率和稳定性。
2.设计适当的电压控制电路：电压控制电路的设计要适应负载电流的变化，从而实现电路的高效率控制。
3.设计合适的滤波电路：滤波电路可以减少输出电压的纹波，从而保证输出电压的稳定性。
4.安装合适的保护电路：保护电路可以避免电路在过载、短路等情况下受到损坏。
四、实际应用MOSFET降压斩波电路在工业和家庭应用中都有广泛的应用。
例如，在电子设备中，MOSFET降压斩波电路可以控制设备的输出电压，这可以在电路工作时减少电能的浪费，提高电能的利用效率。
另外，MOSFET 降压斩波电路还可以应用于太阳能、风能等新型能源的发电电路中，提高发电的效率和稳定性。
总之，MOSFET降压斩波电路是一种有效的直流电源控制电路，在纯电阻负载方面被广泛应用。
其高效率和稳定性使其成为电子设备和新型能源应用等领域中不可替代的关键技术。
降压斩波电路1
一、 降压斩波电路1、主电路降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图1-1所示。
图中V 为全控型器件，选用MOS 管。
D 为续流二极管。
由图2-17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。
图中R 由直流电机电枢代替，励磁线圈固定接DC24V ，可实现电机调速。
电机参数如下：电机型号：36SZ01 额定功率：5W 额定电压：DC24V 电枢电流：0.55A 励磁电流：0.32A_+iU +OU图1-1 降压斩波电路的原理图图1-1降压斩波电路图中各器件选型为：MOS 管型号：IRF510A （100V/5.6A ） 续流二极管D ：DR200（50V/2A ） L ：取39mH C ：36uF2、隔离驱动图1-2是一种采用光耦合隔离的由V 2、V 3组成的驱动电路。
当控制脉冲使光耦关断时，光耦输出低电平，使V 2截至，V 3导通，MOSFET 在DZ1反偏作ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=用下关断。
当控制脉冲使光耦导通时，光耦输出高电平，使V 2导通，V 3截至，经V CC 、V 2、R G 产生的正向驱动电压使MOS 管开通。
光耦选择高速光耦6N137。
电源+V CC 可由DC/DC 芯片提供。
图1-2 驱动电路图V2：9013 V 3：90123、模拟控制降压斩波电路的模拟控制采用PWM 控制芯片SG3525组成的PWM 发生电路输出PWM 控制信号，控制MOS 管的导通和关断。
mos管降压电路
MOS管降压电路1. 介绍MOS管降压电路是一种常见的电路配置，用于降低电压以适应需要较低电压工作的电子设备。
本文将全面探讨MOS管降压电路的原理、应用以及设计要点。
2. 原理MOS管降压电路基于MOS管的特性实现电压降低。
MOS管是一种常见的场效应管，具有较低的开启电压和较大的电流传导能力。
通过适当的电路配置，可以将输入电压降低到所需的输出电压。
2.1 N沟道MOS管N沟道MOS管是常用的一类MOS管，它由接近共用的两个n+型扩散层夹持着的p型基底构成。
当施加正向偏压时，n+型扩散层之间形成导电通道，使得电流可以从源极流向漏极。
因此，N沟道MOS管可以用于实现电压放大、开关控制以及降压等功能。
2.2 MOSFETMOSFET是一种双击极MOS管，具有高输入电阻、低输入电流和低输出电阻的特点。
它由栅极、源极和漏极构成，通过控制栅极电压来控制漏极电流。
MOSFET常用于功率放大和开关控制电路中，可以实现高效的电压降低。
3. 应用MOS管降压电路在各种电子设备和系统中都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：3.1 手机充电器手机充电器通常需要将市电的高电压（如220V）降低到5V或9V供手机充电。
MOS管降压电路可以很好地满足这一需求，通过合理的电路设计，将高电压稳定降低到所需的输出电压，同时实现较高的能量转换效率。
3.2 LED驱动电路LED作为一种低功耗、高亮度的照明元件，得到了广泛的应用。
为了驱动LED工作，通常需要将输入电压降低到合适的LED电压。
MOS管降压电路可以提供稳定的电压输出，以确保LED正常工作。
3.3 电动汽车充电桩电动汽车充电桩需要将市电电压降低到适合电动汽车充电的电压。
通过使用MOS管降压电路，可以实现电动汽车充电桩的高效稳定工作，提供安全可靠的充电服务。
4. 设计要点设计MOS管降压电路时需要考虑以下要点：4.1 输出电压稳定性降压电路需要提供稳定的输出电压，以满足工作设备的电压需求。
(完整版)降压斩波电路设计
1 绪论电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。
开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。
开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
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，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IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT 作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET 与GTR的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，输入阻抗高，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点，因此发展很快。
直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电气隔离。
IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。
--MOSFET升压变换电路
一、实验目的(1)加深理解MOSFET升压变换电路的工作原理。
(2)掌握MOSFET升压斩波参数选取(3)掌握设计MOSFET升压变换电路方法(4)掌握用MATLAB仿真升压变换电路的调试步骤和方法。
(5)熟悉升压变换电路输出电压电流波形及电感的电压电流波形。
二、实验要求(1)输入电压4-6V，输出电压15V，纹波电压为输出电压的0.2%。
(2) R=10Ω，频率40Hz。
(3)电流连续。
三、实验设备及仪器场效应晶体管Matlab仿真软件四、实验线路及原理图1 升压变换电路原理图i i o图2 升压斩波电路工作波形升压变换电路的工作原理：首先假设电路中的电感L 值很大，电容C 值也很大，T 处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定，电容C 向负载R 供电，输出电压O U 恒定。
T 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 T 通态的时间为on t ,此阶段L 上积蓄的能量为： 设T 断态的时间为off t ,则此期间电感L 释放能量为： 稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等，即化简得由于上式中的/1off T t >，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
其中，/1off T t >表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压o U 的大小，调节方法与改变占空比α的方法类似。
将升压比的倒数记作β，即 ，则β和α关系为 ，因此 说明：当所选的C 能达到所需的输出滤波要求时L 可以选的足够大，以便使开关变换器保持在连续的工作状态，但电容器本身没有完美的电器性能所以其内部的等效串联电阻将消耗一些功率。
另外，等效串联电阻上ont EI 1()off 1o t I E U -offo on t I E U t EI 11)(-=E t TE t t t U offoff off on o =+=1αβ+=offtTβ=111o U E E βα==-的压降会产生输出纹波电压，要减小这些纹波电压只能靠减少等效串联电阻的值和动态电流的值。
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。
降压斩波电路实验报告
一、实验目的1. 理解降压斩波电路的工作原理，掌握其组成和结构。
2. 掌握降压斩波电路的实验步骤和操作方法。
3. 分析实验数据，验证降压斩波电路的性能和特点。
4. 了解降压斩波电路在实际应用中的意义和作用。
二、实验原理降压斩波电路（Buck Chopper）是一种将输入直流电压转换为输出直流电压的电力电子电路。
其工作原理是利用开关器件（如MOSFET、IGBT等）的导通和截止来控制电感电流的流动，从而实现电压的降低。
当开关器件导通时，电感电流逐渐增加，电感两端电压上升；当开关器件截止时，电感电流逐渐减小，电感两端电压下降。
通过调节开关器件的导通和截止时间（占空比），可以控制输出电压的大小。
三、实验设备与仪器1. 电力电子实验台2. 降压斩波电路实验板3. 示波器4. 万用表5. 信号发生器6. 计算器四、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. 将实验板上的开关器件设置为合适的占空比，启动实验。
3. 使用示波器观察开关器件的栅极电压和电感电流波形，记录数据。
4. 使用万用表测量输入电压、输出电压和电流，记录数据。
5. 改变占空比，重复步骤3和4，观察输出电压的变化。
6. 分析实验数据，验证降压斩波电路的性能和特点。
五、实验数据与分析1. 输入电压为Uin，输出电压为Uout，开关器件的占空比为D。
2. 根据实验数据，计算输出电压Uout与占空比D的关系：Uout = D Uin3. 通过改变占空比D，观察输出电压Uout的变化，验证降压斩波电路的性能。
4. 分析实验数据，总结降压斩波电路的特点：（1）输出电压与占空比成正比，即占空比越大，输出电压越高；（2）输出电压稳定性较好，受输入电压波动的影响较小；（3）开关器件承受较大的电压和电流，需选择合适的器件。
六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了降压斩波电路的工作原理和实验步骤。
2. 验证了降压斩波电路的性能和特点，为实际应用提供了理论依据。
电力电子技术课程设计-电流可逆斩波电路(MOSFET)-正文
电流可逆斩波电路（MOSFET ）1 设计要求与方案设计一电流可逆斩波电路（MOSFET ）, 已知电源电压为400V, 反电动势负载, 其中R 的值为5Ω、L 的值为1 mH 、E=350V, 斩波电路输出电压250V 。
电流可逆斩波主电路原理图如图1.1所示。
a)b)M 图1 .1 电流可逆斩波电路的原理图及其工作波形a ）电路图b ）波形 2 原理和参数2.1 设计原理如图1.1: V1和VD1构成降压斩波电路, 由电源向直流电动机供电, 电动机为电动运行, 工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路, 把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源, 使电动机作再生制动运行, 工作于第2象限。
必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路。
只作降压斩波器运行时, V2和VD2总处于断态；只作升压斩波器运行时, 则V1和VD1总处于断态；第3种工作方式: 一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。
当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时, 使另一个斩波电路工作, 让电流反方向流过, 这样电动机电枢回路总有电流流过。
在一个周期内, 电枢电流沿正、负两个方向流通, 电流不断, 所以响应很快。
2.2 参数计算V1 gate 信号的参数: 输出Uo大小由降压斩波电路决定, 根据, 已知Ui=400V, Uo=250V, 不妨取T=0.001s, 则ton=0.000625s, 占空比为62.5%。
V2 gate 信号的参数：由于电感只有1mH, 释放磁场能的时间不易计算, 可在后面仿真时再确定。
T=0.001s, 占空比粗略地取为30%, V2 gate 信号触发延时间：（62.5%+（1-30%））*0.001=0.000725s。
3 驱动电路分析与设计图3.1 驱动电路原理图功率MOSFET驱动电路的要求是:（1）开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡；（2）开关管导通期驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定可靠导通；（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断；（4）关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;（5）另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,根据情况施加隔离。
直流降压斩波电路原理
直流降压斩波电路原理一、什么是直流降压斩波电路？直流降压斩波电路是一种电路设计，用于将输入的直流电压降低到需要的电压值，并去除电压中的波动。
该电路由降压电路和斩波电路组成。
二、直流降压电路原理直流降压电路旨在将输入的直流电压降低到较低的电压值。
常见的直流降压电路有线性降压电路和开关式降压电路。
1. 线性降压电路线性降压电路通常使用稳压二极管和电阻网络来实现。
稳压二极管通过调整其正向工作点来实现电压的稳定输出。
然而，线性降压电路的效率较低，且只适用于较小的降压比。
2. 开关式降压电路开关式降压电路是一种更高效的降压电路设计。
它通过开关器件（如晶体管或MOSFET）将输入电压分段连接到输出。
通过控制开关器件的开关频率和占空比，开关式降压电路可以实现更大的降压比。
三、斩波电路原理斩波电路（也称为滤波电路）用于去除降压电路输出中的波动，使输出电压更加稳定。
常见的斩波电路有电容滤波和电感滤波。
1. 电容滤波电容滤波通过将电容器连接到降压电路输出端来实现。
电容器可以储存电能，并在电压波动时释放电能来稳定输出电压。
较大的电容值能够获得更好的滤波效果。
2. 电感滤波电感滤波利用电感元件将电流平滑地传递到负载端，从而抑制电压的波动。
电感元件具有高阻抗，可以滤除高频信号。
较大的电感值可以实现更好的滤波效果。
四、直流降压斩波电路的设计直流降压斩波电路的设计需要考虑以下几个方面：1. 负载要求根据负载的要求确定所需的输出电压和电流，进而确定降压比和滤波元件的参数。
2. 稳定性要求确定所需的输出电压稳定性，并选择合适的稳压二极管或开关器件来实现。
3. 效率要求根据应用的需求确定电路的效率要求，并选择适当的降压电路和滤波电路。
4. 成本和尺寸要求考虑成本和尺寸限制，在设计电路时选择适当的元器件和拓扑结构。
五、直流降压斩波电路的应用直流降压斩波电路广泛应用于各种电子设备和系统中。
以下是一些常见的应用示例：1.电子教育设备：用于实验室中的实验电路的供电。
4-5-降压斩波电路的工作模式
连续导通式（CCM）：电感电流波
谷值大于零。MOSFET导通时刻，电感电 流大于零，二极管需要反向恢复阻断。
断续导通模式（DCM）：每周期都
有一段时间电感电流的谷值等于零。 MOSFET导通时刻，电感电流为零已经 持续一段时间
临界导通模式（CRM）：介于以上
两种模式之间，每周期电感电流都有 一个时刻为零。这一时刻，既是二极 管续流结束时刻，又是MOSFET开通时 刻。二极管ZCS，MOSFET则是ZVS
ΔiQ = Vg −VO Δt L
t
(1− D)TS
−VO
ΔiL = Vg −VO
iL (t ) Δt
L
ΔiL = −VO Δt L
O
VD (t ) iD (t )
DTS
ΔiD = −VO Δt L
t
O
t
t
O
断续导通模式（DCM）下的关键波形
L
Q
Vg
D VS (t )
C
RLVO (t )
VL (t )
Q vL (t )
Vg
C
vL (t )
RLVO (t )
VS (t )
C
D
RLVO (t )
L
Vg 电感能量耗尽 C
RLVO (t )
连续导通模式（CCM）下的关键波形
L
Q
Vg
D VS (t )
C
RLVO (t )
VL (t )
Vg −VO DTS O
(1− D)TS
VQ (t ) iQ (t )
降压斩波电路的工作模式
L
Q
Vg
D VS (t )
C
RLVO (t) 降压斩波电路的按照电感电流 是否连续，可以分为：
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课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：自动化学院题目: 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；4、通过答辩。
时间安排：2012.12.24-12.29指导教师签名：年月日摘要直流-直流变流电路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。
直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：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，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，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。
关键字：直流斩波降压斩波 MOSFET MATLAB仿真目录1.设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)2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)3 MOSFET驱动电路设计 (4)3.1驱动电路方案选择 (4)3.2 驱动电路原理 (4)4电路各元件的参数设定 (6)4.1 MOSFET简介 (6)4.1.1功率MOSFET的结构 (6)4.1.2功率MOSFET的工作原理 (7)4.2各元件参数计算 (7)5系统仿真及结论 (9)5.1 仿真电路及其仿真结果 (9)5.2仿真结果分析 (14)总结 (16)参考文献 (17)MOSFET降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1 设计要求利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
输入直流电压Ud=100V，输出功率P=300W ，开关频率为5KHz，占空比10%到90%，输出电压脉率小于10%。
1.2 设计方案电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及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路电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。
其结构框图如图1所示。
图1 电路结构图在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET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MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。
通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。
控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。
2降压斩波电路设计方案2.1降压斩波电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。
该电路使用一个全控型器件V，图中为MOSFET。
为在MOSFET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。
图2 降压斩波电路原理图2.2降压斩波电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。
当t=0 时MOSFET 管被激励导通电源U向负载供电，负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升，当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零，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联的电感L较大。
电路工作时的波形图如图3所示。
图3 降压斩波电路的工作波形至一个周期T结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。
当电力电子系统工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图2所示。
负载电压平均值为（2.1）负载电流平均值为式中，ton 为MOSFET处于通态的时间；toff为MOSFET处于断态的时间；Tα为导通占空比。
由式（1.1）可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为U，减小占空比α，U o随之减小。
因此将该电路称为降压斩波电路。
也称buck变换器。
根据对输出电压平均值进行调试的方式不同，可分为三种工作方式：1) 保持开关导通时间不变，改变开关T，称为频率调制工作方式；2) 保持开关周期T不变，调节开关导通时间，称为脉冲宽调制工作方式；3) 开关导通时间和开关周期T 都可调，称为混合型。
3 MOSFET驱动电路设计3.1驱动电路方案选择该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE 管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。
而电力MOSFET 是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小；第二个显著特点是开关速度快、工作频率高。
但是电力MOSFET电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10Kw 的电力电子装置。
在功率变换装置中,根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
根据设计要求、驱动要求及电力MOSFET 管开关特性,选择驱动芯片IR2110 来实现驱动。
芯片IR2110 管脚及内部电路图如下图4 所示。
图4 IR2110 管脚及内部电路图3.2 驱动电路原理IR2110 内部功能由三部分组成：逻辑输入、电平平移及输出保护。
IR2110 驱动半桥的电路如图所示，其中C1，VD1分别为自举电容和自举二极管，C2为VCC的滤波电容。
假定在S 关断期间C1已经充到足够的电压（VC1 VCC）。
当HIN 为高电平时如下图4-2 ，VM1开通，VM2关断，VC1加到S1的栅极和源极之间，C1 通过VM1，Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。
由于LIN与HIN是一对互补输入信号，所以此时LIN为低电平，VM3关断，VM4导通，这时聚集在S2栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg2迅速对地放电，由于死区时间影响使S2 在S1 开通之前迅速关断。
图5 IR2110 驱动半桥电路设计驱动电路如图6所示.图6 驱动电路图4电路各元件的参数设定4.1 MOSFET简介MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。
结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。
其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置。
功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
4.1.1功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。
导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET, （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
MOSFET的结构与电气图形符号如图7所示。
图7 MOSFET的结构与电气图形符号按垂直导电结构的差异，又分为利用V 型槽实现垂直导电的VVMOSFET 和具有垂直导电双扩散MOS 结构的VDMOSFET （Vertical Double-diffused MOSFET ），本文主要以VDMOS 器件为例进行讨论。
功率MOSFET 为多元集成结构，如国际整流器公司（International Rectifier ）的HEXFET 采用了六边形单元；西门子公司（Siemens ）的SIPMOSFET 采用了正方形单元；摩托罗拉公司（Motorola ）的TMOS 采用了矩形单元按“品”字形排列。
4.1.2功率MOSFET 的工作原理截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
P 基区与N 漂移区之间形成的PN 结J 1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压U GS ，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。
但栅极的正电压会将其下面P 区中的空穴推开，而将P 区中的少子-电子吸引到栅极下面的P 区表面当U GS 大于U T （开启电压或阈值电压）时，栅极下P 区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P 型半导体反型成N 型而成为反型层，该反型层形成N 沟道而使PN 结J 1消失，漏极和源极导电。
4.2各元件参数计算根据设计要求可选大小为100V 的直流电压源，如果选取降压斩波电路的占空比为50%，则输出电压50o U V =，输出功率2o o U P R=，要求输出功率为300W ，可计算出负载电阻8.33R =Ω。