直流斩波电路课程设计(开关电源)
电力电子课程设计--直流降压斩波电路
.湖南工程学院课 程 设 计课程名称 电力电子技术 课题名称 直流降压斩波电路专 业 自 动 化班 级 1201学 号 201201020117姓 名 李慧红指导教师唐勇奇2015年1月3 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电力电子技术题目：直流降压斩波电路专业班级：自动化1201学生姓名：李慧红学号：201201020117 指导老师：唐勇奇审批：汪超任务书下达日期2014 年12 月24 日设计完成日期2015 年 1 月 3 日目录第1章总体方案 (7)第2章主电路设计 (8)2.1 工作原理 (8)2.2 参数分析 (9)2.3 元件型号选择 (10)第3章控制电路设计 (10)3.1 控制电路方案选择 (10)3.2 工作原理 (12)第4章驱动电路设计 (13)4.1 驱动电路方案选择 (13)4.2 工作原理 (14)第5章保护电路设计 (15)5.1 过压保护电路 (15)5.2 过流保护电路 (17)第6章系统仿真 (18)6. 1 电路总图 (18)6.2MATLAB的仿真结果 (19)6.3 仿真结果分析 (20)第7章课程设计总结 (20)第8章参考文献 (21)第1章总体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主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如图1所示。
图1降压斩波电路结构框图在图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。
直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验报告
城市学院实验报告课程名称： 电力电子技术 指导老师：____唐益民______________ 成绩：实验名称： 直流斩波电路Buck 、Buck-Boost 开关电路实验实验类型：__________________同组学生姓名：_褚盼盼、周芳芳、林雅婷、鲁颖莹_________4-1 BUCK 电路实验 一、 实验目的1、掌握Buck 降压开关变换电路的工作原理及特点；2、掌握Buck 降压开关变换电路的调试方法。
二、实验线路及原理实验线路如图3-14所示：专业：__自动化________ 姓名：___陈园园_______ 学号：____30802297____ 日期：周五下午第二节__地点：___理五A-206___装订线图3-14实验线路图三、实验内容1、主电路电感电流处于连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；2、主电路电感电流处于断续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；3、主电路电感电流处于临界连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；4、研究频率变化对电路工作状态的影响；5、研究负载变化对电路工作状态的影响；6、研究主电路电感L的变化对电路工作状态的影响；7、占空比K与输出电压U O之间的的函数关系测试；8、输入滤波器的作用观测。
四、实验仪器与设备1、DDS01电源控制屏；2、DDS31“Buck、Buck—Boost”实验挂箱；3、DT14“直流电压、电流表”实验挂箱；4、示波器等。
五、实验方法1、主电路电感电流处于连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量打开DDS31掛箱右下角电源开关，断开Buck主电路单元S1电源开关。
按表8接线：表87 21 1719206134513141415接线完毕，仔细核对无误，千万不要将线错接在Buck——Boost单元上。
开启Buck单元S1电源开关，将频率开关S2拨向“通”，将RP1负载电位器调在中间适当位置。
用示波器测量“8”和“11”R S3两端波形，此波形即电感电流i L波形。
直流降压斩波电路课程设计
直流降压斩波电路课程设计引言直流降压斩波电路是电子电路领域中一种常见的电路，它主要用于将高压直流电源降压为所需的低压直流电源，并通过斩波电路消除输出信号的脉动。
本文将详细介绍直流降压斩波电路的设计原理、实施步骤和实际应用。
设计原理直流降压斩波电路的设计原理基于基础的电路理论知识。
在设计中，需要考虑以下几个方面的内容：输入电压和输出电压的关系根据设计的需求，需要确定输入电压和输出电压的关系。
通常情况下，输出电压要低于输入电压。
这个关系对于电路的元件选择和参数确定非常重要。
电路拓扑结构根据输入输出电压的关系，可以选择不同的电路拓扑结构。
常见的直流降压斩波电路拓扑有BUCK和BOOST两种。
BUCK电路用于输出电压小于输入电压的情况，BOOST电路用于输出电压大于输入电压的情况。
斩波电路设计斩波电路的设计是直流降压斩波电路设计中的重要部分。
斩波电路的作用是消除输出信号的脉动，使输出电压更加稳定。
常见的斩波电路包括电容滤波、电感滤波等。
根据设计需求，选择合适的斩波电路并计算电路参数。
控制电路设计直流降压斩波电路通常需要控制电路来调整输出电压。
控制电路可以通过开关元件的开关频率和工作占空比来实现电压调节。
控制电路的设计需要考虑开关元件的特性和相关电路参数。
实施步骤针对以上设计原理，可以按照以下步骤进行直流降压斩波电路的设计：1.确定输入输出电压的关系，并计算所需降压比例。
2.根据电压关系选择合适的电路拓扑结构，BUCK或BOOST。
3.根据拓扑结构选择合适的元件并计算参数，包括开关元件、电容和电感等。
4.设计斩波电路，选择合适的斩波电路拓扑和计算电路参数。
5.设计控制电路，选择合适的控制策略和计算相关参数。
6.综合考虑各个部分的设计结果，进行仿真验证。
7.制作电路原型并进行实际测试，调整和优化电路参数。
8.编写电路设计报告，包括设计原理、步骤、仿真结果和实际测试结果等。
实际应用直流降压斩波电路在实际应用中有广泛的应用。
直流降压斩波电路课程设计
直流降压斩波电路课程设计一、设计背景直流降压斩波电路是电子工程中常见的一种电路，其作用是将高压的直流电源转换为低压的直流电源，以满足不同设备对电压的需求。
本次课程设计旨在通过设计一个直流降压斩波电路来加深学生对该电路原理和应用的理解，并提高学生的实践能力。
二、设计要求1. 输入电压：24V DC2. 输出电压：12V DC3. 输出电流：最大2A4. 效率：不低于80%5. 稳定性：输出稳定性好，纹波小于100mV三、设计原理1. 直流降压原理直流降压是指通过变换器将输入端直流高压转换成输出端所需的较低直流电源。
通常情况下，使用变换器将输入端高频交变成矩形波进行输出，再通过滤波器进行平滑处理，从而得到稳定的直流输出。
2. 斩波原理斩波是指将交流信号转化为脉冲信号输出。
在斩波过程中，通过改变占空比（即高电平时间与周期时间之比）可以调节输出脉冲宽度，从而实现对输出电压的调节。
3. 直流降压斩波电路原理直流降压斩波电路是将直流高压输入信号通过变换器转化为高频交流信号，再通过斩波电路将其转化为脉冲信号输出。
最后通过滤波器对输出信号进行平滑处理，得到稳定的直流低压输出。
四、设计方案1. 变换器选择变换器是直流降压斩波电路中最关键的部分之一。
在本次设计中，我们选择使用UC3845作为变换器控制芯片，并搭配IRF540N MOSFET管进行驱动。
同时，我们还需要根据输入和输出电压的不同来选择合适的变压器。
2. 斩波电路设计在本次设计中，我们选择使用NE555作为斩波芯片，并根据输入和输出电压的不同来计算出合适的占空比。
同时，在斩波过程中还需要注意控制脉冲宽度以保证输出稳定性。
3. 滤波器设计滤波器是直流降压斩波电路中用于平滑处理输出信号的部分。
在本次设计中，我们选择使用L-C滤波器进行滤波处理，以保证输出电压的稳定性和纹波小于100mV。
4. 控制电路设计为了保证直流降压斩波电路的稳定性和安全性，我们还需要设计一个控制电路来监测输入和输出电压，并对变换器进行合适的控制。
直流斩波电路课程设计
课程设计说明书题目名称：直流斩波电路的设计系部：电力工程系专业班级：新能源13-1学生姓名：谢程程学号：2013231292指导教师：张海丽完成日期：2015.6.13新疆工程学院课程设计评定意见设计题目直流斩波电路的设计系部__电力工程系_____ 专业班级新能源13-1学生姓名__谢程程_________ 学生学号2013231292评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日（此页背书）评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2、学生的勤勉态度。
3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
新疆工程学院电力工程系(部)课程设计任务书2014/2015学年第二学期2015年 6 月15日教研室主任（签名）系（部）主任（签名）摘要直流斩波电路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。
直流斩波电路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；本文主要介绍的是直流斩波电路的设计，通过对直流源，控制电路，驱动电路和保护电路的设计完成整个直流斩波电路的设计。
通过示波器很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，利用自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。
硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完成。
关键词：直流斩波控制驱动保护目录摘要1 直流斩波主电路的设计............................ 错误!未定义书签。
1.1 电力电子技术介绍............................ 错误!未定义书签。
1.1.1 电力电子技术的内容..................... 错误!未定义书签。
1.1.2 电力电子技术的发展................. 错误!未定义书签。
1.1.3 电力电子技术的重要作用............... 错误!未定义书签。
(电力电子)课程设计直流斩波电路
直流斩波电路设计方案和方案实施2.1 设计方案选择斩波电路有三种控制方式（1）脉冲宽度调制（PWM ）：开关周期T 不变，改变开关导通时间ton 。
（2）频率调制：开关导通时间ton 不变，改变开关周期T 。
（3）混合型：开关导通时间ton 和开关周期T 都可调，改变占空比。
本次设计采用的是脉宽调制的方法，开关选用全控型器件IGBT ，它集中了电力MOSFET 和GTR 得优点。
2.2 升压斩波电路的设计原理原理图如图3-5所示：假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压o U 为恒值,记为o U 。
设V 通的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t EI 1V 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
设V 断的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为 offOt I E U 1)(- （2-1）稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等化简得： off O ont I E U t EI 11)(-= （2-2）E t TE t t t U offoffoffon O =+=（2-3）1/≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
也称之为boost chooper变换器。
offt T /——升压比，调节其即可改变o U 。
将升压比的倒数记作β，即Tt off =β。
和导通占空比，有如下关系：1=+βα （2-4）因此，式（2-2）可表示为（2-5）升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：① L 储能之后具有使电压泵升的作用 ② 电容C 可将输出电压保持住2.3 IGBT 驱动电路选择对IGBT 驱动电路提出以下要求和条件：(1)由于是容性输出输出阻抗；因此IBGT 对门极电荷集聚很敏感，驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻抗的放电回路。
(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门及控制电压GS U 有足够陡峭的前、后沿，使IGBT 的开关损耗尽量小。
(完整版)电力电子课程设计直流斩波电路(优秀设计)..
课程设计报告课题名称：直流斩波电路的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：自动化摘要直流斩波电路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：降压斩波电路,升压斩波电路,这两种是最基本电路。
另外还有升降压斩波电路, Cuk斩波电路，Sepic 斩波电路，Zeta斩波电路。
斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）。
本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的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 主要是仿真分析，借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWM 控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。
第二部分是硬件电路设计，它通过Protel 等软件设计完成。
关键字：直流斩波；PWM；SG3525目录1 直流斩波主电路的设计............................................... 1..1.1 直流斩波电路原理.............................................. 1..1.1.1 直流降压斩波电路........................................ 1..1.2.2 直流升压斩波电路........................................ 2..1.2 主电路的设计.................................................. 3...1.2.1 直流降压斩波电路........................................ 3..1.2.2 直流降压斩波电路参数计数................................ 3..1.2.3 直流升压斩波电路........................................ 4..1.2.4 直流升压斩波参数计算.................................... 4..2 触发电路设计5...2.1 控制及驱动电路设计............................................ 5..2.1.1 PWM 控制芯片SG3525 简介 ............................. 5.2.1.2 SG3525 内部结构及工作特性.............................. 5..2.1.3 触发电路................................................ 6...2.2 系统总电路图.................................................. 7...3 电路仿真8...3.1 触发电路的仿真................................................ 8..3.1.1 Multisim 仿真电路的建立.................................. 8..3.1.2 触发电路的仿真结果及分析................................ 9..3.2 直流降压斩波电路的仿真及分析................................. 1..03.2.1 Multisim 仿真电路的建立................................. 1..03.2.2 直流降压斩波电路仿真结果及分析......................... 1. 03.3 升压斩波电路仿真1..13.3.1 Multisim 仿真电路的建立1.13.3.2 直流升压斩波电路仿真结果及分析......................... 1. 24 总结与体会........................................................ 1..3.参考文献....................................................................... 1..4. .1直流斩波主电路的设计1.1直流斩波电路原理1.1.1直流降压斩波电路直流降压变流器用于降低直流电源的电压， 使负载侧电压低于电源电压，其 原理电路如图1-1所示。
课程设计--直流斩波电路的设计
电力电子技术课程设计说明书题目直流斩波电路的设计学院：电气与信息工程学院前言直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用，如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。
直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton （通用，Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts （易产生干扰）。
其具体的电路由以下几类：降压斩波器（Buck Chopper电路），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。
升压斩波器（Boost Chopper电路），其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同降压或升压斩波器（Buck-Boost Chopper电路）降压或升压斩波器（Cuk Chopper电路）Sepic斩波电路Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用是逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3，效率为(80-90)%。
日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为(200-300)kHz，功率密度已达到27W/cm^3，采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管)，是整个电路效率提高到90%。
实验十 直流斩波电路实验
L=3.2mH，连续与不连续临界工作状态时的 iC、iD 波形
L=3.2mH，连续与不连续临界工作状态时的 VD 波形 L=3.2mH，连续工作状态时的 VL、iL 波形 L=3.2mH，连续工作状态时的 Vbe、Vce 波形
L=3.2mH，连续工作状态时的 iC、iD 波形 L=3.2mH，连续工作状态时的 VD 波形 L=3.2mH，不连续工作状态时的 VL、iL 波形
M=f(D)
3
2.5
2
M
1.5
1
0.5
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
D
L=1.6mL 时 M=f(D)曲线
M=f(D)
3
2.5
2
M
1.5
1
0.5
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
D
六、 实验结果分析
1.试对 Buck‐Boost 变换器的优缺点作一评述。 降压/升压变换器主要有以下特点： （1） 降压/升压变换器工作在不连续模式，其输入电流和输出电流都经过
四、 实验内容与步骤
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 iL 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 iL 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 Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD 等波 形。 5.测出直流电压增益 M=VO/VS 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 iS 与输出电流 iO 影响。
直流斩波电路课设..
电力电子技术课程设计说明书直流降压斩波电路的设计院、部：学生姓名：指导教师：职称专业：班级：完成时间：摘要直流降压斩波电路又称为Buck变换器，它对输入电压进行降压变换。
通过控制电路的占空比即通过IGBT来控制降压斩波电路的输出电压。
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。
首先分析了直流斩波主电路（即Buck变换器）的工作原理，计算了电路的电压电流和IGBT承受的正反向电压，按照留有裕量的选型原则，选择了IRG4PC40U型号的IGBT，并对其参数进行了介绍。
利用PWM控制芯片SG3525作为触发电路的核心部件，最后利用MATLAB建立了仿真模型，设置了模型的参数，并进行了仿真。
仿真结果证明了设计的正确性。
关键字：设计；仿真；直流降压斩波；Buck目录1 绪论 (1)1.1 设计的背景与意义 (1)1.2 直流斩波发展现状 (1)1.3 本设计主要内容 (2)2 直流斩波主电路的设计 (3)2.1 设计原始参数 (3)2.2 直流斩波电路原理 (3)2.3 主电路的设计 (4)2.3.1 直流降压斩波电路 (4)2.3.2 直流降压斩波电路参数计算 (4)2.3.3 主电路参数分析 (5)3 控制电路设计 (7)3.1 PWM控制芯片SG3525简介及特点 (7)3.2 SG3525内部结构及工作特性 (7)3.3 触发电路 (9)4 仿真调试 (10)4.1 仿真软件的介绍 (10)4.2 仿真模型建立 (10)4.3 仿真结果分析 (12)结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录 (18)附录A：元件清单 (18)附录B：主电路CAD图 (19)1 绪论1.1 设计的背景与意义直流斩波主要应用于低压大电流领域，其目的是为了解决续流管的导通损耗问题。
直流斩波电路的设计课程设计
目录1 选题背景1．1 Buck电路的发展状况、基本原理及应用 (1)1．2基本设计任务 (1)1.2.1 基本要求 (1)1.2.2 设计步骤 (1)1.2.3设计方法 (2)2 设计方案论证 (2)3 各主要电路及部件工作原理 (2)3.1控制电路 (2)3.1.1 SG3525芯片介绍 (2)3.2驱动电路 (6)3.3降压斩波主电路.........................................................................................4原理总图...............................................................................................................5 元器件清单...........................................................................................................6设计结果与分析...................................................................................................7设计体会及今后的改进意见...............................................................................7.1 体会..........................................................................................................错误!未定义书签。
7.2 本方案特点及存在的问题......................................................................错误!未定义书签。
降压直流斩波电路课程设计 -回复
降压直流斩波电路课程设计降压直流斩波电路是一种通过控制开关器件的通断来实现电压降低的电路。
它常常用于直流电源电压的调节应用中，可以将高电压调节为所需的低电压。
为了实现这一设计目标，我们可以选择适合的开关器件和控制电路，并进行合适的参数计算。
我们需要选择适合的开关器件。
常用的开关器件有晶体管和MOSFET。
晶体管适合小功率的应用，而MOSFET则适用于大功率的应用。
根据实际需求，我们可以选择合适的开关器件。
然后，我们需要设计合适的控制电路。
控制电路可以通过驱动开关器件的通断来实现降压功能。
常用的控制电路有基于555定时器的触发器电路和基于微控制器的数字控制电路。
我们可以选择适合的控制电路来实现所需的功能。
在进行参数计算之前，我们需要确定所需的输入电压和输出电压范围。
根据这些参数，我们可以计算出所需的变压比。
变压比等于输出电压与输入电压之比，可以通过变压器来实现。
接下来，我们可以进行参数计算。
参数计算包括开关频率、工作周期、电感值和电容值的选取。
开关频率通常选择在几十kHz或者百kHz范围内，工作周期一般在0.3-0.6之间。
而电感和电容的值可以通过如下公式计算得出：L = (Vin - Vout) * （1-D） / （I * ΔIL）C = （Vin - Vout） / （I * ΔV）其中，L为所需的电感值，C为所需的电容值，Vin为输入电压，Vout为输出电压，D为工作周期，I为负载电流，ΔIL为电感电流波动范围，ΔV为输出电压波动范围。
我们可以进行电路的搭建和测试。
在搭建电路时，需要注意器件的选取和元件的连接方式。
然后，我们可以通过测试来验证电路的性能和工作状态。
测试包括输入输出电压的测量、工作频率的测量和效率的计算等。
综上所述，降压直流斩波电路设计涉及到开关器件的选择、控制电路的设计、参数的计算、电路的搭建和测试等方面。
通过合理的设计和参数计算，我们可以实现所需的降压功能，并保证电路的稳定和高效性。
直流斩波电路课程设计
直流斩波电路课程设计目录第一章方案的选择和电路的整体结构 (1)1.1 方案的选择 (1)1.2 电路的整体结构 (2)第二章主电路的设计 (3)2.1 主电路的原理 (3)第三章驱动电路的设计 (4)3.1 驱动芯片的选择 (4)3.2 驱动芯片的介绍 (5)3.3 驱动电路的设计 (6)第四章控制电路的设计 (6)4.1 控制电路的设计原理 (6)4.2控制电路原理图 (7)第五章保护电路的设计 (8)5.1 IGBT的栅极保护 (8)5.2 IGBT的集电极和发射极的保护 (9)5.3 IGBT的过热保护 (10)第六章结论 (10)心得体会 (11)附录：ATMEGA16设计源程序 (12)参考文献 (14)第一章方案的选择和电路的整体结构1.1 方案的选择1.1.1 主电路的选择本次设计的内容是直流可调电源，目的是实现输出电源的可调节，有以下两种主电路的方案，现对这两种方案进行分析比较。
方案一：桥式全控整流电路桥式全控直流电路采用四个晶闸管桥式连接，通过控制晶闸管的导通时间使得输出的平均电压降低，实现电压可调。
优点：可以直接用市电进行整流调节。
缺点：晶闸管属于半控器件，控制不灵活。
输出电压不稳定，有波动。
输入端与输出端进行隔离。
方案二：直流斩波电路直流斩波电路属于DC-DC变换电路，通过控制电力电子器件IGBT或MOSFET 的通断时间来实现电压大小的可调节。
缺点：不能直接用市电进行设计，需要有恒定的直流电源。
优点：输入端与输出端不用进行隔离，IGBT和MOSFET为全控器件，可以随意的控制其开通或者关断，并且电路结构简单，容易实现。
综上所述，本次设计采用直流斩波电路为设计主电路，并且使用IGBT作为开关器件。
1.1.2 控制电路的选择控制电路的功能是控制电力电子器件IGBT的通断，现有两种主电路的设计方案，现进行比较分析。
方案一：采用UC3842芯片UC3842是一种PWM发生芯片，是一种高性能的固定频率电流型控制器，单端输出单端输出单端输出单端输出可直接驱动可直接驱动可直接驱动可直接驱动IGBT。
电力电子课程设计直流斩波电路优秀设计
课程设计报告课题名称：直流斩波电路的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：自动化摘要直流斩波电路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：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。
另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。
斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）。
本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的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主要是仿真分析，借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。
第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完成。
SG3525；PWM：直流斩波；关键字目录1 直流斩波主电路的设计 (1)1.1直流斩波电路原理 (1)1.1.1 直流降压斩波电路 (1)直流升压斩波电路1.2.2 (2)主电路的设计1.2 (3)1.2.1 直流降压斩波电路 (3)直流降压斩波电路参数计数1.2.2 (3)直流升压斩波电路1.2.3 (4)直流升压斩波参数计算1.2.4 (4)2 触发电路设计 (5)2.1控制及驱动电路设计 (5)2.1.1 PWM控制芯片SG3525简介 (5)SG3525内部结构及工作特性......................................................... 5 2.1.2触发电路........................................................................................... 62.1.32.2 系统总电路图 (7)3 电路仿真 (8)3.1触发电路的仿真 (8)3.1.1 Multisim仿真电路的建立 (8)触发电路的仿真结果及分析........................................................... 3.1.293.2 直流降压斩波电路的仿真及分析 (10)3.2.1 Multisim仿真电路的建立 (10)3.2.2 直流降压斩波电路仿真结果及分析 (10)3.3 升压斩波电路仿真 (11)3.3.1 Multisim仿真电路的建立 (11)3.3.2 直流升压斩波电路仿真结果及分析 (12)4 总结与体会 (13)参考文献 (14)1 直流斩波主电路的设计1.1直流斩波电路原理1.1.1直流降压斩波电路直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其1-1 所示。
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摘要本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper）.设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。
Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。
通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，最后进行了GUI编程，利用图形可视化界面的直观易懂的特点，使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式，从而具有友好界面，非常方便的就可进行控制参数输入，和输出图像显示。
第二部分是电路板，它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成，其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。
本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。
它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。
关键字升压斩波; SG3525;SIMULINK ; PWM;Protel引言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。
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。
1. 升压斩波工作原理 1.1 主电路工作原理假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压uo 为恒值,记为Uo 。
设V 通的时间为ton ，此阶段L 上积蓄的能量为EI1tonV 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
设V 断的时间为toff ，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 （1-1）化简得：（1-2）1/≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
也称之为boostchooper 变换器。
offt T /——升压比，调节其即可改变Uo 。
将升压比的倒数记作β，即Tt off =β。
和导通占空比，有如下关系：1=+βα （1-3）因此，式（1-2）可表示为（1-4）()offo on t I E U t EI 11-=Et TE t t t U offoffoffon o =+=( ) off o t I E U 1- E E U o αβ-==111升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：① L储能之后具有使电压泵升的作用②电容C可将输出电压保持住1.2 IGBT驱动电路选择IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。
门极电路的正偏压uGS、负偏压-uGS和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及du/dt电流等参数有不同程度的影响。
其中门极正电压uGS的变化对IGBT的开通特性，负载短路能力和duGS/dt 电流有较大的影响，而门极负偏压对关断特性的影响较大。
同时，门极电路设计中也必须注意开通特性，负载短路能力和由duGS/dt电流引起的误触发等问题。
根据上述分析，对IGBT驱动电路提出以下要求和条件：(1)由于是容性输出输出阻抗；因此IBGT对门极电荷集聚很敏感，驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻抗的放电回路。
(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门及控制电压uGS 有足够陡峭的前、后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。
另外，IGBT开通后，门极驱动源应提供足够的功率，使IGBT不至退出饱和而损坏。
(3)门极电路中的正偏压应为+12～+15V；负偏压应为-2V～-10V。
(4)IGBT 驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响，RG较大，有利于抑制IGBT 的电流上升率及电压上升率，但会增加IGBT 的开关时间和开关损耗；RG较小，会引起电流上升率增大，使IGBT 误导通或损坏。
RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT 的容量有关，一般在几欧～几十欧，小容量的IGBT 其RG值较大。
(5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IGBT 的自保护功能。
IGBT 的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配，另外，在未采取适当的防静电措施情况下，IGBT的G～E极之间不能为开路。
IGBT驱动电路分类驱动电路分为：分立插脚式元件的驱动电路；光耦驱动电路；厚膜驱动电路；专用集成块驱动电路。
本文设计的电路采用的是专用集成块驱动电路。
IGBT驱动电路分析随着微处理技术的发展(包括处理器、系统结构和存储器件)，数字信号处理器以其优越的性能在交流调速、运动控制领域得到了广泛的应用。
一般数字信号处理器构成的控制系统， IGBT 驱动信号由处理器集成的PWM 模块产生的。
而PWM 接口驱动能力及其与IGBT 的接口电路的设计直接影响到系统工作的可靠性。
因此本文采用SG3525设计出了一种可靠的IGBT 驱动方案。
2.4 最优参数选择当IGBT 处于导通时，得 11Mdi L Ri E dt+=( 1 - 6 )设1i 的初值为10I ，解上式得1101tt M E i I ee R ττ--⎛⎫=+- ⎪⎝⎭( 1 – 7 )当IGBT 处于关断时，设电动机电枢电流为2i ，得22M di LRi E E dt +=- ( 1– 8 )设2i 的初值为20I ，解上式得2201onon t t t t M E E i I ee R ττ----⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭ ( 1 –9 )当电流连续时，从图 3-2 的电流波形可看出，t=ont 时刻1i =20I ，t =T时刻2i =10I ，由此可得20101onon t t M E I I ee R ττ--⎛⎫=+- ⎪⎝⎭ ( 1– 10 )ffoff 10201o t t M E E I I ee R --⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭ ( 1– 11 )故由上两式求得：off 101111t M TE e E e E I m R R e R e βρτρτ----⎛⎫⎛⎫-- ⎪=-=-⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪-⎝⎭( 1 – 12 )on2011t T M TE e e E e e EI m R R e Re αρρττρτ------⎛⎫⎛⎫-- ⎪=-=-⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪-⎝⎭( 1 – 13 )把上面两式用泰勒级数线性近似，得1020()EI I m R β==-( 1 – 14 )该式表示了L 为无穷大时电枢电流的平均值o I ，即()M o E E EI m R Rββ-=-=( 1 – 15 )当电流断续时的波形如图 3-2所示。
当t =0时刻1i =10I =0，令式（1-10）中10I =0即可求出20I ，进而可写出2i 的表达式。
另外，当t =2t 时，2i =0，可求得2i 持续的时间x t ，即onn1l 1t x me mt ττ--=- ( 1 –16 )当off x t t <时，电路为电流断续工作状态，off x t t <是电流断续的条件，即11e m e βρρ---<- ( 1 –17 )根据上式可对电路的工作状态做出判断。
该式也是最优参数选择的依据。
二、硬件实验2.1 硬件电路2.1.1 整流电路本设计采用桥式电路整流：由四个二极管组成一个全桥整流电路. 对整流出来的电压进行傅里叶变换得2444cos2cos46...31535out inv t t tωωωππππ⎛⎫=---⎪⎝⎭，由整流电路出来的电压含有较大的纹波，电压质量不太好，故需要进行滤波。
本电路采用RL低通滤波器（通过串联一个电感，滤除电流的高次谐波，并联一个电容滤除电压的高次谐波），以减小纹波。
Protel原理图如下图4所示：输入端接220V、50Hz的市电，进过变压器T1（原线圈/副线圈为4/1）后输出55V、50Hz。
当同名端为正时D2、D5导通，D3、D4截止，电压上正下负。
当同名端为负时D2、D5截止，D3、D4导通，电压同样是上正下负，从而实现整流。
电感具有电流不能突变，通直流阻交流特性，因此串联一个电感可以提高直流电压品质。
而电容具有电压不能突变，通交流阻直流特性，因此并联一个大电容可以滤除杂波，减小纹波。
结合两种元器件的特性，组成上图整流电路，可以得到比较理想的直流电压（幅值为50V左右）。
2.1.2 斩波信号产生电路此电路主要用来驱动IGBT斩波。
产生PWM信号有很多方法，但归根到底不外乎直接产生PWM的专用芯片、单片机、PLC、可编程逻辑控制器等本电路采用直接产生PWM的专用芯片SG3525.该芯片的外围电路只图 4 protel原理图需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。
为了提高安全性，该芯片内部还设有保护电路。
它还具有高抗干扰能力，是一款性价比相当不错的工业级芯片。
为了减少不同电源之间的相互干扰，SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路。
其电路图如下图 5所示：工作原理：通过R2、R3、C3结合SG3525产生锯齿波输入到SG3525的振荡器。
其产生的PWM信号由OUTA、OUTB输出，调节R7可以改变占空比。
输出的PWM信号通过二极管D6、D7送至光电耦合器U2，光耦后通过驱动电路对信号进行放大。
放大后的电压可以直接驱动IGBT。
此电路具有信号稳定，安全可靠等优点。
因此他适用于中小容量的PWM 斩波电路。
2.1.3 斩波电路本设计为直流升压斩波（boost chopper ）电路，该电路是本系统的核心。
应为输出电压比较大，故斩波器件选用能够承受大电压和导通内阻小，开关频率高，开关时间小的大功率IGBT 管。
原理图如下图6所示：左边接经整流之后的50V 电压。
右边为斩波电压输出，J2为测试点。
V-G 为SG3525输出的PWM 斩波信号。