PWM控制器的设计—课程设计.doc
pwm课程设计报告
3、本人所做的是对系统进行调试，检查系统的毛病，并加以修改，使系统能正常运行。达到预期目标。
4、原理电路图
4. 原件清单列表：
电路板1块AT89c51芯片1个晶振1个
电容33p 2个10p 1个电阻10K 1个按键开关2个
L298芯片1个二极管4个直流电机1个导线若干
三：软件设计流程及其描述
1、系统模块层次结构图
2、程序流程图
3、程序源代码：
#include <reg51.h>
sbit PWMQ1=P1^1;
}
while(k2==0);
}
}void delay(unsigned char m)
{
unsigned cha(i=0;i<5;i++);
}
}
四、测试
经过硬件电路的设计和程序的编写，我们开始将元器件焊接在电路板上，焊接后连接电源，将程序输入51单片机，进行调试。发现电机并没有转动，我们首先对硬件部分进行检查，检查线路的连接是否出现问题，通过万用表看是否哪个部分短路，元器件是否损坏。检验完毕发现有几个地方发现短路，还有些元器件出现问题，于是我们重新把焊接的地方进行检查重新焊接并换上合格的元器件在进行检查发现没有什么问题。然后我们再一次打开开关测量单片机是否发出我们所需要的pwm波，结果发现这个pwm波不是我们想要的脉宽和周期的波于是我们检查程序的编写，发现我们对pwm波的设置出现问题，于是翻阅资料超找51单片机pwm波的定义如何产生一定波长以及频率的波，最后进行改正，得到想要的结果。再一次运行程序发现电机仍然不动，我们用示波器检查l298发出的方波，发现没有发出波形，觉得是对l298芯片的连接出现问题，我们上网查找l289的说明书，发现我们的电源采用不对，于是改变电源。再一次运行系统，电动机有了转动，但是在按动加速按钮后没有发现有明显的加速，减速也是，于是我们开始检查自己程序和按钮电路，电路没有问题，发现程序的编写出现逻辑的错误，因此并没有使加减速的程序得到运行，再改动程序后重新输入程序，运行系统电机可以转动以及加减速了。
pwm调光课程设计
pwm调光课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解PWM（脉冲宽度调制）的基本概念，掌握其调光原理；2. 学生了解PWM调光在电子技术中的应用，如LED照明控制；3. 学生掌握PWM调光电路的设计方法，包括元件选择、电路搭建和调试。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计简单的PWM调光电路；2. 学生能够使用相关工具和仪器进行PWM调光电路的搭建和调试；3. 学生通过实际操作，提高动手能力，培养解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，激发学习热情，形成自主学习的能力；2. 学生通过合作学习，培养团队协作精神，增强沟通与表达能力；3. 学生认识到PWM技术在节能环保方面的意义，提高社会责任感和环保意识。
课程性质：本课程属于电子技术领域，以实践操作为主，理论联系实际。
学生特点：学生具备一定的电子基础知识，具有较强的动手能力和好奇心。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生进行自主探究和合作学习，关注学生的个体差异，提高学生的综合能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际电路设计中，达到学以致用的目的。
二、教学内容1. PWM基本原理：讲解PWM的定义、工作原理及其在调光中的应用；- 相关教材章节：第二章“脉冲宽度调制技术”2. PWM调光电路设计：介绍PWM调光电路的组成、元件选择及连接方式；- 相关教材章节：第三章“PWM调光电路设计”3. 电路搭建与调试：指导学生进行PWM调光电路的搭建，并进行调试与优化；- 相关教材章节：第四章“电路搭建与调试方法”4. 实践操作：安排学生进行实际操作，设计并实现一个简单的PWM调光电路；- 相关教材章节：第五章“实践操作与案例分析”5. 技术应用与拓展：介绍PWM调光在其他领域的应用，如电机控制、温度控制等；- 相关教材章节：第六章“PWM技术的拓展应用”教学内容安排与进度：第一课时：PWM基本原理第二课时：PWM调光电路设计第三课时：电路搭建与调试（上）第四课时：电路搭建与调试（下）第五课时：实践操作第六课时：技术应用与拓展三、教学方法本课程采用以下教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的主动参与度和实践能力：1. 讲授法：教师通过生动的语言和实例，系统地讲解PWM基本原理、调光电路设计等理论知识，为学生奠定扎实的基础。
计算机控制技术 PWM电机速度控制系统设计
《计算机控制技术》课程设计1.课程设计目的 (1)2. 课程设计题目和要求 (1)2.1 课程设计的要求和内容(包括原始数据、技术要求、工作要求) (1)2.2 课程设计图纸内容及张数 (1)3.设计内容 (2)3.1 设计方案的选定与说明。
(根据给定任务，对所拟定的设计方案进行简要论述) (2)3.1.1 系统总方案论证与选择 (2)3.1.2 设计模块方案比较与分析 (3)3.2 设计方案的图表 (4)(一) PWM 波软件软件设计 (4)(二)测速软件设计 (5)(三)直流机电的调速功能仿真 (6)1．调速前的波形图 (7)2．调速后的波形图 (7)(四)机电速度的测量并显示功能仿真 (7)(五)系统的电路原理图 (8)(六)系统的 PCB 图 (8)3.3 论述方案的各部份工作原理 (9)3.3.1 8051 单片机的基本组成 (9)3.3.2 PWM 的基本原理 (10)3.3.3 PWM 发生电路主要芯片的工作原理 (11)3.3.4 H 桥驱动电路 (12)3.3.5 霍尔传感器的工作原理 (13)3.3.6 PI 转速调节器原理图及参数计算 (14)3.4 相关的计算 (14)3.5 编写设计说明书 (21)4. 设计总结 (22)参考书目 (22)通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:(1).查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；(2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性, 并注意提高分析和解决实际问题的能力；(3).迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；(4).用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.1 课程设计的要求和内容(包括原始数据、技术要求、工作要求)1.要求设计机电速度控制系统，要求无余差，超调小。
2.硬件采用51 系列单片机，采用直流作为驱动元件。
3 采用keil c 作为编程语言，采用结构化的设计方法2.2 课程设计图纸内容及张数1.要求用 protel 设计出硬件电路图。
电力电子pwm课程设计
电力电子pwm课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电力电子PWM（脉宽调制）技术的基本原理，掌握PWM技术的分类及其在电力电子装置中的应用。
2. 学生能掌握PWM波的生成方法和控制策略，了解不同调制策略对电力电子器件工作状态的影响。
3. 学生能了解PWM技术在电力系统中的节能效果和优化作用。
技能目标：1. 学生具备运用PWM技术进行电力电子装置设计和调试的能力，能独立完成简单的PWM控制器搭建。
2. 学生能运用所学知识分析和解决实际电力电子工程中与PWM相关的问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习PWM技术，培养对电力电子工程的兴趣和热情，增强对新能源技术发展的关注。
2. 学生在学习过程中，养成合作、探究、创新的精神，提高自主学习能力和解决问题的能力。
3. 学生了解PWM技术在节能减排和环境保护方面的重要性，培养环保意识和责任感。
课程性质：本课程为电力电子技术领域的一门专业课程，具有理论性与实践性相结合的特点。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的电力电子基础知识和实验技能。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在学习过程中发挥主动性和创造性，培养实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电力电子工程中，为我国新能源和电力电子技术的发展贡献力量。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电力电子PWM技术基本原理：介绍PWM技术的基本概念、分类及其在电力电子装置中的应用。
- 教材章节：第3章“电力电子PWM技术”2. PWM波的生成与控制策略：讲解PWM波的生成方法、控制策略及其对电力电子器件工作状态的影响。
- 教材章节：第4章“PWM波的生成与控制策略”3. PWM技术在电力系统中的应用：分析PWM技术在电力系统中的节能效果、优化作用及其在新能源领域的应用。
- 教材章节：第5章“PWM技术在电力系统中的应用”4. PWM控制器设计与调试：教授PWM控制器的设计方法、调试技巧，使学生具备实际操作能力。
PWM控制器的设计—课程设计.doc解析
前言直流斩波电路（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。
MATLAB是矩阵实验室Matrix Laboratory的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，SIMULINK是MATLAB软件的扩展它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，本课程设计的仿真即需要在SIMULINK中来完成电路的仿真与计算。
通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。
1.设计思路与框图1.1 设计思路本课程设计主要应用了MATLAB 软件及其组件之一SIMULINK进行系统的设计与仿真系统主要包括：BUCK降压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。
BUCK降压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻负载，模拟现实中一般的负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可[1]。
PWM变流器控制实验设计最终版
广西大学课程设计任务书课题名称基于IGBT的PWM变流器控制实验设计学院专业电气工程及其自动化班级学号姓名指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日目录一、课程设计目的 (1)二、课程设计要求 (1)三、课程设计内容 (1)3.1、绝缘栅双极晶体管 (1)3.1.1 IGBT的工作原理 (2)3.1.2 IGBT 的工作特性 (3)3.1.3 IGBT的主要参数 (5)3.2 基于IGBT的PWM控制技术 (5)3.2.1 PWM控制的基本原理 (6)3.2.2 PWM控制技术的主要应用 (9)3.3 PWM变流器具体应用——PWM整流电路 (10)3.3.1 PWM整流电路的基本原理 (10)3.3.1.1 单相PWM整流电路 (10)3.3.1.2 三相PWM整流电路 (13)3.3.2 PWM整流电路的控制方法 (13)3.3.2.1 简接电流控制 (13)3.3.2.2直接电流控制 (14)四、课程设计总结 (15)五、参考文献 (16)一、课程设计的目的1、通过课题设计，可提高自我的综合运用知识的能力，能巩固课程知识，加深对理论知识的理解，巩固和扩展知识领域、训练自身综合运用所学的理论知识，培养了严谨的科学态度和提高独立工作的能力，并提升发现问题和解决问题的能力，从而能初步解决一些实际问题。
2、通过设计，能初步掌握电力电子系统设计方法，培养学生查阅资料，文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
独立获取新知识、新信息的能力。
二、课程设计的要求1了解IGBT电力电子器件的工作原理；2 了解PWM控制技术；3 了解PWM变流器的电路结构；4 设计PWM整流器的主电路及结构框图；5 了解PWM变流器的一些具体应用；三、课程设计内容引言PWM（Pulse Width Modulation）控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形；面积等效原理是PWM技术的重要基础理论，这次的课程设计设计主要目的是通过设计一个PWM整流电路来加深对PWM控制技术的了解。
stm32关于pwm课程设计
stm32关于pwm课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PWM（脉冲宽度调制）的基本概念、原理和应用场景；2. 掌握STM32微控制器的基本结构和功能，特别是定时器模块的工作原理；3. 学会使用STM32的库函数配置PWM信号输出。
技能目标：1. 能够运用C语言编程，编写STM32控制PWM信号输出的程序；2. 能够通过实验，观察并分析PWM信号对电机速度和亮度调节的影响；3. 学会使用示波器等工具测量PWM信号，并进行调试优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生动手实践能力，激发对电子技术和编程的兴趣；2. 培养学生团队协作精神，学会在项目中分工与协作；3. 引导学生关注科技创新，认识到微控制器在智能制造领域的应用价值。
课程性质：本课程为实践性课程，注重理论联系实际，提高学生的动手操作能力和编程技能。
学生特点：学生已具备基本的电子知识和C语言编程能力，对微控制器有一定了解，但对PWM及其应用尚不熟悉。
教学要求：教师应采用项目驱动法，引导学生主动探索、实践，注重培养学生的实际操作能力，提高学习效果。
教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
1. 理论知识：- PWM基本概念与原理介绍；- STM32微控制器定时器模块结构与功能；- PWM在电机控制和LED调光中的应用。
2. 实践操作：- 使用STM32库函数配置PWM信号输出；- 编写C语言程序，实现PWM信号输出控制；- 使用示波器测量PWM信号，调试优化程序。
3. 教学大纲：- 第一阶段：PWM基本概念与原理学习，用时1课时；- 第二阶段：STM32定时器模块结构与功能学习，用时1课时；- 第三阶段：PWM在电机控制和LED调光中的应用学习，用时1课时；- 第四阶段：实践操作，包括库函数配置、程序编写、调试优化，用时3课时。
4. 教材章节：- 教材第3章第2节：PWM基本概念与原理；- 教材第5章第4节：STM32定时器模块；- 教材第6章第3节：PWM应用实例。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM 调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
pwm控制器课程设计
pwm控制器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PWM（脉冲宽度调制）的基本原理及其在控制器中的应用。
2. 学生能够掌握PWM信号的产生方法及其参数调整对控制器输出的影响。
3. 学生能够解释PWM控制器在不同应用场景中的作用和优势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立设计简单的PWM控制器电路。
2. 学生通过实验操作，掌握使用PWM控制器进行电机速度调节等实际应用。
3. 学生能够运用分析软件对PWM控制器进行仿真测试，并优化控制参数。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子控制器技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，使其在项目实践中学会相互支持与协作。
3. 学生能够认识到PWM技术在节能减排、智能控制等方面的应用价值，增强社会责任感和环保意识。
课程性质：本课程为电子技术领域的高阶课程，结合理论与实践，强调学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：高二年级学生，具备一定的电子基础和电路知识，对新技术充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探索，注重培养学生解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将理论知识运用到实际项目中，提高学生的综合素养。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材以下章节内容进行教学：1. PWM基本概念与原理：介绍PWM的定义、工作原理及其在电子控制器中的应用，涉及教材第3章第2节。
2. PWM信号产生与控制：讲解PWM信号的产生方法、控制参数调整及其对输出波形的影响，对应教材第4章第1节。
3. PWM控制器电路设计：指导学生设计简单的PWM控制器电路，包括电路元件选择、连接方式等，参考教材第5章。
4. PWM控制器应用实例：分析PWM在电机调速、LED调光等实际应用案例，结合教材第6章实例。
5. PWM控制器仿真与优化：教授学生使用相关软件对PWM控制器进行仿真测试，优化控制参数，涉及教材第7章。
教学进度安排如下：1.PWM基本概念与原理（1课时）2.PWM信号产生与控制（2课时）3.PWM控制器电路设计（2课时）4.PWM控制器应用实例（2课时）5.PWM控制器仿真与优化（2课时）教学内容具有科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生能够掌握PWM控制器的基础知识和应用技能。
直流电机的PWM控制器设计报告
目录1．课程设计目的 (2)2．课程设计题目描述和要求 (2)3．课程设计报告内容 (2)3.1系统硬件电路介绍 (2)3.1.1系统硬件电路框图 (2)3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理 (2)3.1.3光耦隔离部分的具体电路图及工作原理 (3)3.1.4驱动部分的具体电路图及工作原理 (3)3.1.5主电路部分具体电路图及其工作原理 (4)3.2系统软件介绍 (5)4．总结 (7)参考文献 (8)附录1系统完整硬件电路 (9)1． 课程设计目的提高利用单片机编程产生不同占空比的PWM 信号波的能力。
提高并掌握光耦合电路、驱动电路、H 桥电路的设计能力。
提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力。
培养书写综合实验报告的能力。
2． 课程设计题目描述和要求通过程序设计，在单片机的输出端口上产生所需PWM 信号波，并通过驱动装置进行信号的放大，然后将放大后的信号加到场效应管的相应端口，控制相应场效应管的开通与关断，以至可以形成两个不同回路，产生相反的回路电流，从而实现电机的正反转及调速。
3． 课程设计报告内容3.1 系统硬件电路介绍利用光耦合器件实现单片机与驱动电路之间的电气隔离，避免器件受损。
利用驱动电路对单片机的输出信号进行放大，保证能有效地驱动场效应管的开通与关断。
利用场效应管组成H 桥，实现主电路的两种回路的形成，以至能实现电机的正反转与调速。
3.1.1系统硬件电路框图系统硬件电路框图如图1所示图1 系统硬件电路框图硬件各部分功能介绍：单片机：负责产生需要的PWM 信号波。
光耦隔离：负责单片机与驱动电路之间的电气隔离，保护控制端器件受损。
驱动：负责将单片机产生的信号波进行放大后送场效应管。
主电路：通过改变相应场效应管的通断，形成不同的回路电流以控制电机正反转及调速。
3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理1. 单片机管脚图如图2所示图2 单片机管脚图2. 单片机工作原理确定单片机内部晶振频率，通过计数方式实现单片机的定时功能，再通过定时、计数功能相配合的方式实现定时时间的循环，从而控制相应输出端口输出的信号能循环控制某些元器件的通断，达到所需的控制要求。
电子技术pwm课程设计
电子技术pwm课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解PWM（脉宽调制）的基本概念、工作原理及应用场景；2. 掌握PWM波的生成方法，了解不同调制方式的优缺点；3. 学会使用电子元件和集成电路设计简单的PWM电路。
技能目标：1. 培养学生动手搭建和调试PWM电路的能力；2. 提高学生运用PWM技术进行电路设计和控制的能力；3. 培养学生分析和解决实际电子技术问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术学习的兴趣，激发学生的创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作与理论知识的结合；3. 增强学生的团队合作意识，培养学生在团队中分工协作的能力。
课程性质：本课程为电子技术课程的一部分，以实践操作为主，理论讲解为辅。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，培养实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PWM基本概念：介绍PWM的定义、特点及作用；- PWM工作原理：讲解PWM调制原理、调制方式及参数调整；- PWM应用场景：分析PWM在电子技术领域的应用实例。
2. 实践操作：- PWM电路设计：学习设计简单的PWM电路，包括元件选型、电路连接等；- PWM波生成方法：学习使用集成电路和微控制器生成PWM波；- PWM电路调试：教授学生调试PWM电路的方法，确保电路正常工作。
3. 教学大纲：- 第一周：PWM基本概念、工作原理及调制方式；- 第二周：PWM应用场景、电路设计原理；- 第三周：实践操作，搭建和调试简单的PWM电路；- 第四周：总结与展示，分析优缺点，提出改进措施。
4. 教材章节：- 第六章：脉宽调制技术；- 第七章：集成电路与PWM波生成；- 第八章：电子电路设计与调试。
教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力为目标。
PWM运动控制课程设计报告
摘要速度对任何一个运动体来说都是一个至关重要的物理量，如何快速方便地进行速度调节是我们一直需要探索的问题。
这份课程设计采用的是直流PWM调速双闭环控制系统，该调速系统是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。
由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
这份课程设计对于PWM设计的各个方面进行了简要阐述，并进行了Proteus仿真以及Matlab中的Simulink仿真，去的了较好的结果。
关键词：PWM调速；Proteus仿真；Matlab ；双闭环目录1 绪论 (3)2 设计总要求 (4)2.1设计已知参数 (4)2.2设计具体要求 (4)3 控制电路设计 (4)3.1直流调速系统控制方案的选择 (4)3.2 电流环设计 (5)3.2.1 电流调节器的设计 (6)3.3 转速调节器 (7)4 主电路设计 (8)4.1 PWM调速系统主电路形式选择 (8)4.1.1 T型PWM变换器电路 (8)4.1.2 H型PWM变换器电路 (9)4.2 PWM调速系统开关电路形式选择 (13)4.3 H型双极性逆变器的驱动分析 (14)5 频率电压转换设计 (17)6 脉冲分配及功率放大电路设计 (17)7 PI调节器设计 (18)8 三角波发生器设计 (19)9 Matlab仿真结果 (20)10 设计总结 (21)参考文献 (23)1绪论转速是机械运动里面的一个至关重要的物理量，如何更好更快捷方便的调节速度是人们长期以来一直探索的重要方向。
PWM系统课程设计
PWM系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PWM（脉宽调制）的基本概念，掌握其工作原理和数学表达方式。
2. 学生能够描述PWM系统在电力电子技术中的应用，了解其对电机控制的意义。
3. 学生能够运用PWM技术进行简单的电路设计和分析。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，通过实验操作，完成PWM信号的生成和调节。
2. 学生能够利用PWM技术实现电机的调速和转向控制，培养实际操作能力。
3. 学生能够结合电路图，分析PWM系统中的参数变化对系统性能的影响。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养在实验和问题解决过程中的沟通协作能力。
3. 培养学生严谨的科学态度，认识到PWM技术在节能环保方面的重要意义。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握PWM基本知识的基础上，提高实际操作和问题解决能力。
课程目标具体、可衡量，以便教师进行有效的教学设计和评估，帮助学生实现知识、技能和情感态度价值观的全面提升。
二、教学内容本课程教学内容围绕PWM系统，结合教材以下章节展开：1. PWM基本概念与原理- 介绍PWM的定义、分类及其在电力电子技术中的应用。
- 讲解PWM信号的产生原理，数学表达方式及其波形特点。
2. PWM系统的电路设计- 分析PWM控制电路的基本组成，包括控制器、开关器件和滤波器等。
- 介绍PWM控制电路的设计方法，指导学生完成电路图的绘制和参数计算。
3. PWM在电机控制中的应用- 讲解PWM技术在电机调速、转向控制中的关键作用。
- 分析不同PWM控制策略对电机性能的影响。
4. 实验教学- 安排PWM信号发生与调节实验，让学生动手操作，观察波形变化。
- 设计电机调速实验，使学生了解PWM技术在实践中的应用。
教学内容科学系统，注重理论与实践相结合。
教学进度安排合理，确保学生在掌握基本概念和原理的基础上，逐步深入学习并实践。
直流电动机PWM控制系统设计设计word版
毕业论文毕业设计论文设计（论文）题目：基于PWM专用集成芯片控制的直流电动机系统下达日期： 2014 年月日开始日期： 2014 年月日完成日期： 2014 年月日指导教师：高文华学生专业：电气自动化班级：自动化1207班学生姓名：王飞教研室主任：王永康电气工程学院陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书一、设计（论文）内容及要求：（一）设计（论文）内容本设计采用PWM控制技术，利用斩波原理改变脉冲宽度，改变直流电动机两端的直流平均电压的大小，来实现对直流电动机的速度控制。
（二）要求1．PWM控制器（或单片机）为核心。
2．运用PWM控制器（单片机）为核心，构建控制系统电路。
3. 利用PWM控制器（单片机）、大功率开关器件、隔离电路、驱动芯片等硬件，设计建立直流电动机PWM控制系统，力求实用、简单、经济。
4. 保护电路二、技术指标：1、采用速度、电流双闭环控制以提高系统控制精度；2、输出信号稳定，以此来驱动大功率开关器件；3、控制信号通过PWM控制器（单片机）对功率开关进行控制，使其满足按要求进行速度调节的要求。
4、电动机额定数据为：10kW、220V、55A、1000r/min，电枢电阻Ra为0.5Ω，Ce=0.122V·min/r时间常数：Tl =0.02s,Tm=0.16s。
5、调速范围D=10。
6、稳态指标：无静差。
7、动态指标：电流超调量不大于5%；转速超调量不大于10%。
三、主要参考资料：1电机控制专用集成电路谭建成主编机械工业出版社2电气传动的脉宽调制控制技术吴守箴主编机械工业出版社3电力电子技术王兆安黄俊主编机械工业出版社4电力拖动自动控制系统陈伯时主编机械工业出版社5自动控制原理与系统孔凡才主编机械工业出版社6单片机原理与应用王津主编重庆大学出版社陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书进程计划表目录摘要 (2)1系统内容简介 (3)1.1 PWM调速方案的优越性 (3)1.2直流电机PWM调速基本原理 (4)2系统概述 (5)2.1 调速系统构成 (5)2.2 直流电动机的脉宽调制的工作原理 (5)2.3 主回路 (7)3单元电路设计 (10)3.1 PWM驱动装置控制电路 (10)3.2 SG1731集成PWM控制器的脉宽调制 (10)3.3主开关驱动电路设计 (12)3.3.1采用光电耦合器进行隔离 (12)3.3.2采用UAA4002进行基极驱动 (13)3.3.3 UAA4002的工作原理简介及应用接线图 (14)3.4桥式PWM降压斩波电路 (15)3.5电容滤波三相桥式不可控整流电路 (16)3.5.1基本原理 (16)3.5.2电路图 (16)3.6 转速、电流双闭环调节电路 (17)3.6.1电路原理 (17)3.6.2转速反馈环节 (18)3.6.3 电流反馈环节 (19)4相关数据计算 (20)总结 (22)参考文献 (23)附录一 (24)致谢 (25)摘要直流电机由于具有速度控制容易，启、制动性能良好，且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。
pwm控制电路课程设计
pwm控制电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PWM（脉冲宽度调制）的基本概念，掌握PWM信号的产生方法和原理。
2. 学生能掌握PWM控制电路的组成、工作原理及其在直流电机调速中的应用。
3. 学生了解PWM控制电路在不同场景下的应用，如智能家居、机器人控制等领域。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的PWM控制电路，实现直流电机的调速功能。
2. 学生能通过实验操作，观察PWM控制电路对电机转速、转向等的影响，培养实际操作能力。
3. 学生能运用相关软件（如Multisim、Arduino等）进行PWM控制电路的仿真与调试。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习PWM控制电路，培养对电子技术的兴趣，提高学习积极性。
2. 学生在小组合作中，培养团队协作意识，提高沟通与交流能力。
3. 学生认识到PWM控制技术在实际应用中的重要性，增强对科技创新的认识，提高社会责任感。
本课程旨在通过理论与实践相结合的教学方式，使学生掌握PWM控制电路的基本知识和技能，培养学生在实际操作中解决问题的能力，激发学生对电子技术的兴趣，提高学生的创新意识和实践能力。
二、教学内容1. PWM基本概念：PWM信号的定义、产生方法、调制原理。
- 课本章节：第二章“脉冲宽度调制技术”第一节“PWM基本概念”2. PWM控制电路的组成与工作原理：PWM控制电路的构成、各部分功能、工作过程。
- 课本章节：第二章“脉冲宽度调制技术”第二节“PWM控制电路的组成与工作原理”3. PWM控制电路在直流电机调速中的应用：PWM控制电路在电机调速中的实际应用、调速原理。
- 课本章节：第二章“脉冲宽度调制技术”第三节“PWM在电机调速中的应用”4. PWM控制电路的设计与仿真：基于Multisim、Arduino等软件的PWM 控制电路设计、仿真与调试。
- 课本章节：第二章“脉冲宽度调制技术”第四节“PWM控制电路的设计与仿真”5. 实践操作：学生动手搭建简单的PWM控制电路，实现直流电机调速，观察并分析实验现象。
单片机(PWM)课程设计
目录1.课程设计的基本要求 (1)2.总体设计 (1)2.1基本工作原理 (1)2.2硬件总体设计 (2)2.2.1系统组成方案 (2)2.2.2扩展单元编址 (3)2.2.3键盘、显示功能的定义 (3)2.3软件总体设计 (7)2.3.1存储单元的分配、标志位的定义 (7)2.3.2主程序框图及清单 (11)3.单片机系统综合调试 (13)4.结束语 (13)5.参考文献 (14)1.课程设计的目的和要求1.1课程设计的目的1.了解直流电机PWM调速的原理。
2.学习ADC0809的工作原理，掌握其编程方法。
1.2课程设计的基本要求1.通过ADC0809采样0—5V的电压值（由电位器产生）。
2.根据采样值产生占空比不同的脉冲信号，控制电机转速。
2.总体设计2.1基本工作原理PWM简介及调速原理（1）简介：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等待地获得所需要波形。
PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
让信号保持在数字形式可将噪声影响降到最小。
PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式。
（2）调速原理：占空比表示了在一个周期T里，开关管导通的时间与周期的比值。
其变化范围为0—1。
在电源电压不变的情况下，电枢的端电压的平均值U取决于占空比的大小。
改变其值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的。
在PWM调速时，占空比是一个重要的参数。
以下是3种方式都可以改变占空比的值计算公式：占空比=t on/Ta)定宽调频法b)调宽调频法c)定频调宽法目前，在直流伺服电机的控制中，主要使用定频调宽法。
（3）与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用可能就足以获得脉冲动很小的直流电流，电枢容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。
计算机控制技术课程设计(直流电机PWM调速系统设计)
单片机是系统的核心元件，起着控制直流电机所有运行状态和处理显示数据的作用。 本系统设计的主控芯片选择 ATMEGA16 可以完成实现各项功能。
1
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
在 PWM 驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要 改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空 比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM 又 被称为“开关驱动装置”。如下图所示：
图 2 PWM 波原理图 设电机始终接通电源时，电机转速最大为 Vmax，设占空比为 D= t1 / T，则电机的平均 速度为 Va = Vmax * D，其中 Va 指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度； D = t1 / T 是指占空比。由上面的公式可见，当我们改变占空比 D = t1 / T 时，就可以 得到不同的电机平均速度 Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度 Vd 与占空比 D 并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似地看成是线性关系。 由此我们可以近似的认为直流电机两端电压值与转速成正比，并可以借此原理算出转 速和电压值（即 PWM 波的频率值）的比例关系。
经过上述分析比较，决定使用 L298 连接电路作为电机驱动模块。
2 系统硬件电路和软件设计
2.1 单片机输出 PWM 波设计
2.1.1 PWM 控制直流电机的基本原理
PWM（即脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的
2
pwm直流控制系统课设
1.3设计要求
1.3.1实验目的
1．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的组成、原理及各主要单元部件的工作原理。
2．熟悉直流PWM专用集成电路SG3525、SG3524等的组成、功能与工作原理。
3．掌握H型PWM变换器的双极式控制方式的原理与特点。
4．掌握双闭环可逆直流脉宽调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
实验数据：
U
78
93
I
0.9
0.5
R=91-75/0.4=40
RL+r=106-101/0.4=12.5
Ra+r=100-88/0.4=30
即R=40 Ra=27.5 RL=10 r=2.5
2.3.2主电路电磁时间常数的测定
实验电路如图所示
采用电流波形法测定电枢回路电磁电流常数Td，电枢回路突加给定电压时，
双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点：
（1）电流一定连续；（2）可使电机在四象限运行；（3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；（4）低速平稳性好，系统的调速范围可达1:20000左右；（5）低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。
a).正向电动运行波形
b).反向电动运行波形
整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压，改变Ug的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足要求。由于装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。为防止电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次启动电动机前给定位器应调回零位，以防止过流。电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。
1基本原理及任务书
1.1PWM基本原理
PWM控制电路设计-电力电子学课程设计
电力电子学课程设计目录一、设计方案 (3)二、设计原理图 (3)三、工作过程 (4)四、相关计算 (5)五、实验过程 (5)六、心得体会 (5)七、附录:TL494相关说明 (6)课题:PWM控制电路设计课题介绍:电力电子电路控制中广泛应用着脉冲宽度调制技术(pluse width modulation,简称PWM),将宽度变化而频率不变的脉冲作为电力电子变换电路中的功率开关管的驱动信号,控制开关管的通断,从而控制电力电子的输出电压以满足对电能变换的需要.由于开关管频率不变,输出电压中的谐波频率固定,滤波器设计比较容易.电路要求: 1、V o=20V~60V2、RL短路保护电路3、Vi=80V~120V有扰动时,V o≡50V一、设计方案本课题设计采用TL494芯片1. 设计一个开关电路,使其频率为10KHz,通过控制开关的占空比D控制输出电压Vi=100V固定,V o=D*Vi 满足条件一,V o=20V~60V只需要满足D=0.2~0.6变化即可.2. RL短路保护,即负载短路.为了不使电源短路,应该及时断开T当4端电压V4加0.12V高于锯齿波电压Vct时,死去时间比较器的输出J为高电平,使C端为高电平,两个或非门的输出G1,G2点为零电位,T1,T2截止,无输出信号,即封锁输出脉冲,停机,即可保护电路.3. Vi=80V~120V时,有扰动.输出恒等于50V.二、设计原理图BUCK电路基本原路图PWM控制电路设计图三、工作过程（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。
（2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有：电容上电压宏观上可以看作恒定。
计算机控制课程设计——直流电机PWM调速系统的计算机控制
计算机课程设计名称：直流电机PWM调速系统的计算机控制计算机控制技术课程设计任务书1引言1.1课题背景近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到了越来越广泛的应用。
直流它具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。
1.2系统功能该系统的核心为高性能低成本的单片机AT89C51，它与87C51完全兼容，内部包含4KEPROM。
利用AT89C51单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制；采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形。
2总体方案设计2.1系统总体设计框图图2-1 系统总体设计框图2.2系统控制器AT89C51简介在此次设计中，选用高性能、低成本的AT89C51单片机，管脚及基本连接电路如图2-2所示。
和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。
写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。
再着，AT89C51目前的售价低，市场供应很充足。
参数如下：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
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前言直流斩波电路（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。
MATLAB是矩阵实验室Matrix Laboratory的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，SIMULINK是MATLAB软件的扩展它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，本课程设计的仿真即需要在SIMULINK中来完成电路的仿真与计算。
通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。
1.设计思路与框图1.1 设计思路本课程设计主要应用了MATLAB 软件及其组件之一SIMULINK进行系统的设计与仿真系统主要包括：BUCK降压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。
BUCK降压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻负载，模拟现实中一般的负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可[1]。
PWM控制部分为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。
在SIMULINK中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用SIMULINK提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个BUCK变换器的研究与设计[2]。
1.2系统框图系统框图如图1所示:图1 BUCK变换器系统结构总框图2.PWM控制器的设计2.1 PWM控制的基本原理脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。
它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量、通信、功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定[3]。
2.2 PWM波的分类根据PWM波形的幅值是否相等，PWM波可分为等幅PWM波和不等幅PWM波。
由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路和PWM整流电路等；当输入电源是交流时，得到的即为不等幅PWM波，都基于面积等效原理，本质是相同的。
根据所控制电路的不同，PWM波又可分为电压波和电流波[4]。
2.3 PWM的产生原理PWM可以通过芯片和软件来实现，在此我选择的是软件实现，通过对单片机的P3的第七个管脚编程来产生40KHZ的PWM，其占空比是56%。
其原理图如图2所示：图2 PWM产生电路图2.4 PWM放大原理由单片机产生的PWM的一个缺点就是驱动能力不足，所以在单片机的P3的第七个管脚需要加一个驱动电路，需要使用芯片IR2101来获得足够大的电压来驱动场效应管。
如图3所示为IR2101的芯片管脚：图3 IR2101引脚图其引脚作用如图4所示：图4 管脚功能图其连接方式如图5：图5 管脚连接图3.BUCK变换器的设计3.1 BUCK变换器的基本原理BUCK电路是由晶体开关管V、续流二极管VD和LC输出滤波器组成，图中R L表示负载。
其电路图如图6：图6 BUCK降压斩波电路图稳态时，V周期性的导通和关断，将直流输入电压斩波、生成脉宽为T的矩形波脉ON冲电压；然后再由LC滤波器滤波，当LC足够大时输出电压的纹波足够小，可以认为是平滑直流电压，稳态时根据电感电流是否连续，BUCK变换器有连续和不连续两种工作模式。
3.2 IGBT简介IGBT的等效电路如图7所示。
由图可知，若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压,则IGBT导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则IGBT截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止[5]。
图7 内部结构图由此可知，IGBT的安全可靠与否主要由以下因素决定：——IGBT栅极与发射极之间的电压；——IGBT集电极与发射极之间的电压；——流过IGBT集电极 发射极的电流；——IGBT的结温。
如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低，则IGBT不能稳定正常地工作，如果过高超过栅极—发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏；同样，如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极—发射极之间的耐压，流过IGBT集电极—发射极的电流超过集电极发射极允许的最大电流，IGBT的结温超过其结温的允许值，IGBT都可能会永久性损坏[6]。
3.3 控制方式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(时间比控制方式)：（1）脉冲宽度调制（PWM ）：T 不变，改变t on 。
（定频调宽控制模式） （2）频率调制：t on 不变，改变T 。
（定宽调频控制模式）（3）混合型：t on 和T 都可调，改变占空比。
（调宽调频混合控制模式）4.BUCK 主电路参数设计4.1参数选择原理在Buck 电路中的电感L 和电容C 组成低通滤波器，此滤波器的设计原则是，使输出电压的直流分量可以通过，抑制输出电压的开关频率及其谐波分量通过。
但是，构建一个能够让直流分量通过而且完全滤除开关频率及其谐波分量的完美的滤波器是不可能的，所以，在输出中至少有一小部分是由于开关产生的高频谐波。
因此，输出电压波形事实上如图8所示，可以表达为[7]：图8 电压波形图所以实际的输出电压由所需要的直流分量U O 加少量的交流分量u ripple 所组成，交流分量由低通滤波器未能完全衰减的开关谐波所产生[8]。
由于直流变换器的作用使产生所需的直流的输出，因此希望输出电压开关纹波很小。
所以，通常可以假设开关纹波的幅值远远小于直流分量，即：|U ripple |max << U o（4.1.1）因此，输出电压近似为直流分量U O ，而忽略其小纹波成分u ripple ，即：u o (t)≈U o （4.1.2）上述近似称为小纹波近似，或称线性纹波近似，可大大简化变换器波形的分析。
下面分析电感电流波形，进而得出电感的计算公式。
通过电感电压波形的积分可以得到电感电流。
在图8中把V 看成开关漏极为位置1，栅极为位置2。
开关在位置1时，电感在左侧与输入电压U d 相连，电路简化为下图9（a ）[9]。
电感电压为:u L (t)=U d -u o (t) (4.1.3)（a ）(b) 图9 等效电路图如上所述，输出电压u o (t)为其直流分量U o 加小的交流纹波成分u ripple （t ）。
采用小纹波近似，式（4.1.2）中的u o (t)用其直流分量U o 代替，得到:u L (t)=U d -U o (4.1.4)开关在位置1时，电感电压等于U d -U o ，如图9（b ）所示。
电感电压方程为:u L (t)=Ldi L (t)/dt (4.1.5)在第一个子区问，由上式可以解得电感电流波形的斜率为:di L (t)/dt=uL(t)/L=U d -U o /L(4.1.6)由于开关在位置1时，电感电压近似为常量，因此电感电流的变化率也近似为常数，电感电流线性上升。
当在第二个子区间，开关处于位置2时，电感的左端与参考地相连，简化电路如图9(b)所示。
所以，在第二个子区间，电感电压为：uL (t)=-uo(t) (4.1.7)采用小纹波近似式（4.1.2）得到：u L (t)=-Uo(4.1.8)所以，当开关处于位置2时的电感电压为常量，如图9 (b)所示。
将式(4.1.8) 代入式(4.1.5)中，得到电感电流的斜率为:diL (t)=-Uo/L (4.1.9)因此，在第二个子区问，电感电流的变化率为一负的常量。
现在，电感电流的波形如下图所示，电感电流从初始值iL(0)开始。
在第一个子区间开关处于位置1时，电感电流以给出的斜率上升。
在时刻t=DTs，开关转至位置2.然后电感电流以式(4.1.9)所给出的斜率下降。
在时刻t=Ts，开关转回位置I，以下过程重复[10]。
下面计算电感电流纹波△iL。
下图10所示，电感电流峰值等于其直流分量I加上峰值至平均值的纹波△iL。
此峰值电流不仅流过电感，而且流过半导体器件。
当确定这些器件的参数时，需要知逆峰值电流[11]。
图10 电感电流已知在第一个子区间中的电感电流流的斜率和第一个子区间的长度，可以计算其纹波幅值，iL (t)的波形关于I对称，因此在第一个子区间中的电流上升2△iL(△iL是纹波峰值，因此纹波峰值为2△iL)。
所以iL(t)的变化量=斜率╳子区间长度电感电流的纹波为:△iL =(Ud-Uo)DTs/2L (4.1.10)△iL 的典型值是在满载时的直流分量I的10%-2O%。
△iL不希望太大，否则增大流过电感和半导体开关器件的电流峰值，从而将增加功率损耗和体积。
可以通过选择合适的电感值得到所希望的电流纹波△iL。
由式(4.1.10)得到:L=(Ud -Uo)DTs/2△iL(4.1.11)通常式(4.1.11)被用来选择Buck变换器的电感值。
把(4.1.11)式进一步转化得到:L≥Ui Dmax(1-D max)/2kfsImax(4.1.12)其中Dmax为Buck电路最大占空比，k=0.05一0.1, fs 为开关管的开关频率，Imax为最大输出电流，U为输入电压。
4.2电感值的计算因为频率fs 对于DC-DC电路变换的效率影响非常的大。
如果fs太高，可以使充电电感和滤波电容体积减小，但是充电电感的涡流损耗，磁滞损耗及其其他元件的分别参数的影响加大造成的其他元件损耗加大。
如果fs太低，充电电感，滤波电容的体积太大，在保证充电电感量的前提下，线圈匝数增多，铜的损耗加大。