(完整版)降压斩波电路设计
电力电子课程设计直流降压斩波
如图2.1中V的栅极电压uGE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数上升。
当t=t1时刻，控制V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，通常是串联的电感L值较大。
如图6所示：取样电压的方法是在U。端串联两个电阻再通过在电阻中分得的电压连入比较器的正端，与连入负端的基准电压（5V）进行比较。正常状态下，取样电压小于基准电压，此时比较器输出的是负的最大值，芯片正常工作，当出现过电压是，取样电压高于基准电压，此时输出高电平15V，在通过电阻分压得到5V的高电平送入芯片的10端，使其锁死，IGBT脉冲断开，电路断开，从而对电路实现过压保护。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
第四章 驱动电路设计
4.1IGBT驱动电路选择
PWM控制信号由于强度不够，不能够直接去驱动IGBT，因此需要信号放大的电路。另外直流斩波电路会产生很大的电磁干扰，会影响控制电路的正常工作，甚至导致电力电子器件的损坏。因而设计中还需要有带电器隔离的部分。所以我采用光电耦合式驱动电路。
降压斩波电路的设计
降压斩波电路的设计设计流程如下：1.确定需求输出电压：首先，需要确定所需输出电压的精度和范围。
输出电压的稳定性和精度是设计的关键，因此在实际应用中需要根据实际需求进行综合考虑。
2.选择适当的电源：根据需求输出电压的范围和精度，选择合适的电源电压。
通常，选择较高的电源电压可以提高电路效率和输出电压精度。
3.选择斩波器：斩波器是降压斩波电路的核心部件，它会将高电压转换为所需输出电压。
根据需求输出电压范围和电流要求选择合适的斩波器。
4.设计电压反馈回路：为了确保输出电压的稳定性和精度，需要设计电压反馈回路。
该回路会监控输出电压，并根据需要调整斩波器的工作状态以达到所需输出电压。
5.进一步优化设计：可以通过添加滤波电容、降噪元件等来进一步改进电路性能。
设计注意事项如下：1.稳定性和精度：降压斩波电路的设计需要注意输出电压的稳定性和精度。
可以通过合理选择斩波器、添加反馈回路等来提高电路的稳定性和精度。
2.效率：设计时需要考虑电路的效率，合理选择斩波器和电容等元件，以提高电路的效率，并减少能量损耗。
3.过载保护：电路设计中需要考虑过载保护功能，当输出电流过大时能够及时切断斩波器的工作，以保护电路和设备的安全。
4.热管理：降压斩波电路在工作过程中会产生一定的热量，需要采取措施进行热管理，防止元件过热导致电路故障。
5.耐压能力：降压斩波电路需要具备较好的耐压能力，以适应电源波动较大的情况，防止电路失效。
6.灵活性：设计时需考虑电路的灵活性，以适应不同输出电压范围和精度的需求。
总结：降压斩波电路的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑输出电压精度、稳定性、效率等因素，同时还需要考虑过载保护、热管理等问题。
只有合理选择元件并进行适当的调试和优化，才能设计出稳定可靠、性能优良的降压斩波电路。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路-课程设计1000字IntroductionThe purpose of this project is to design a low power supply voltage chopping circuit. It is important to have a stable voltage supply, especially for electronic equipment.Without a stable voltage, the device may not work correctly or could be damaged. This project demonstrates how todesign a voltage chopping circuit and its applications.DesignTo design a low power supply voltage chopping circuit, the following steps are followed:1) Determine the requirements of the circuit2) Choose the circuit components3) Design the circuit4) Test the circuitRequirementsThe circuit must meet the following requirements:1) Input voltage range of 5V to 15V2) Output voltage range of 1V to 5V3) Output current range of 1mA to 10mA4) Low power consumption5) Stable output voltageComponentsThe following components were chosen for the circuit design:1) NE555 timer IC2) LM386 op-amp3) Capacitors4) Inductors5) Resistors6) DiodesCircuit DesignThe circuit was designed in the following way:1) The NE555 timer IC was set up as an astable multivibrator, which produced a square wave output of a certain frequency.2) The output of the NE555 timer IC was fed into an inductor and a capacitor, forming a series resonant LC circuit. The LC circuit was tuned to the frequency of the square wave output of the NE555 timer IC.3) The output of the LC circuit was fed into the LM386 op-amp, which provided a low output impedance amplifier.4) The output of the LM386 op-amp was fed back to the input of the NE555 timer IC, which controlled the duty cycle of the square wave output.TestingThe circuit was tested by applying different input voltages and measuring the output voltage and current. The results showed that the circuit was able to produce a stable output voltage within the desired range and current range. The output voltage was also adjustable depending on the duty cycle of the NE555 timer IC. The low power consumption of the circuit was also verified.ConclusionThe low power supply voltage chopping circuit designed in this project is useful in situations where a stable voltage supply is required for electronic equipment. The circuit was able to meet the requirements set out in the designphase and was successfully tested. The circuit design could also be modified to cater for different voltage and current ranges, making it versatile for a range of applications.。
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。
降压斩波电路的设计
1 电路总体分析与方案选择1.1问题的提出与简述直流斩波电路（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。
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。
1.2设计目的及解决方案任务的要求是需要设计一个输出为20-30V的直流稳压电源，此部分内容由以前所学模拟电路知识可以解决。
然后对降压斩波主电路进行设计，所涉及电力电子原理知识的直流斩波部分，可以参见所学课本第三章，所选着的全控型器件为IGBT。
任务还需要通过PWM方式来控制IGBT的通断，查阅相关资料，需要使用脉宽调制器SG3525来产生PWM控制信号。
电路需要使输出电压恒定为15V，采用电压闭环，将输出电压反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信号，达到负反馈稳定控制的目的。
得到电路的原理框图如下：图1-1 总电路原理框图2 直流稳压电源设计2.1 电源设计原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，其原理框图如下所示：图2-1 直流稳压电源原理框图电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。
电源变压器的效率为：，其中：2P 是变压器副边的功率，1P 是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表2-2 所示：表2-2小型变压器效率副边效率P2效率n <10VA 0.610-30VA 0.730-80VA 0.880-200VA 0.85因此，当算出了副边功率2P 后，就可以根据上表算出原边功率1P 。
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。
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与要求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电路与系统的主电路、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与系统实验和调试的能力。
2 降压斩波电路的设计容与要求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。
降压斩波电路课程设计 湖南工程学院
一：整体设计思路：电力电子器件在实际应用中，主要包括控制电路、驱动电路、主电路以及必要的保护电路组成的一个系统。
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开通与关断完成整个电路的功能，当控制电路所产生的控制信号足以驱动电力电子开关工作后就无需驱动电路。
（主电路核心器件为MOSFET V，利用控制电路的控制信号来控制其开通关断，获得不同的占空比从而得到所需的电压；控制电路核心元件为SG3525，该元件可产生占空比可调的矩形波，用以控制MOSFET V的通断；驱动电路主要是光电耦合电路，连接控制部分和主电路的桥梁。
）根据降压斩波电路设计要求设计出主电路、控制电路、驱动电路框图如下所示：二：电路的设计1：主电路的设计直流降压斩波电路主电路使用一个全控型器件IGBT 控制导通，利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，电源向负载供电，负载电压为电源电压时，负载电流io 按指数曲线上升。
当t=t1时刻控制IGBT 关断负载电流经二极管续流，负载电压uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
其中电感L 值较大。
至一个周期结束，在驱动IGBT 导通，重复上述过程当电路工作稳定时，负载电压的平均值为（加书上120页B 图）式中，Ton 为IGBT 开通时间，Toff 为IGBT关断时间，α为导通占空比，简称占空比或导通比。
α的减小Uo随之减小，因此该电路称为降压斩波电路（buck电路）。
直流降压斩波主电路图如下所示：MOSFET V的G和S端与驱动电路连接2：控制电路设计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。
斩波电路的控制方式包括脉冲宽度调制、频率调制（调频型）和混合型三种，此处用到的是PWM（脉冲宽度调制）来控制IGBT的通断。
PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术，通过改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路课程设计一、设计任务与要求设计一个降压斩波电路，将直流电源的电压降低到所需电压值，并实现稳定的输出。
具体要求如下：1.输入直流电源电压范围为0-100V。
2.输出电压可调，范围为0-50V。
3.输出电流最大值为5A。
4.实现恒压输出，即输出电压稳定不变。
5.电路效率高，损耗小。
6.考虑电路的安全性，添加必要的保护措施。
二、电路设计降压斩波电路主要由电源、开关管、电感、二极管和负载组成。
其工作原理是利用开关管在斩波周期内反复通断，控制电感电流的平均值，从而达到降低输出电压的目的。
1.电源：采用0-100V的直流电源，满足输入电压范围要求。
2.开关管：选择合适的开关管，如MOSFET或IGBT等，根据输入电压和电流要求进行选择。
3.电感：选择适当的电感值，以保证电路的稳定性和效率。
4.二极管：选择合适的整流二极管，如肖特基二极管或快恢复二极管等，以保证电路的稳定性和效率。
5.负载：根据设计要求，选择适当的负载电阻或负载电容等。
三、电路原理图设计根据以上分析，可以设计出降压斩波电路的原理图。
在原理图中，需要标明各元件的参数和连接方式，并注意电路的安全性和可靠性。
例如，为保护开关管和二极管，可以在电路中添加限流电阻或温度保护元件等。
四、仿真与测试在完成原理图设计后，需要进行仿真和测试，以验证设计的正确性和可靠性。
可以使用仿真软件如Multisim进行仿真分析，并根据测试结果对电路参数进行调整。
实际测试时，可以使用电子负载仪等设备进行测试，并记录测试数据和波形。
五、总结与反思在完成降压斩波电路课程设计后，需要对整个设计过程进行总结和反思。
总结设计的优点和不足之处，提出改进方案和优化措施，为今后的课程设计和工程实践提供有益的参考和借鉴。
(完整版)BUCK和BOOST电路
直流BUCK和BOOST斩波电路一、BUCK电路降压斩波电路(Buck Chopper)Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
负载电压的平均值为：Uo=tontUi=on Ui=aUiton+toffT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。
工作原理为:当在ton状态时，电源为这个电路供电，并对电感和电容充电，负载电压缓慢上升到电源电压。
当toff状态时，电源电压为断开状态，系统供电依靠电感和电容的储能供电。
所以是一个递减的电压。
所以系统的这个工作流程为，周期性的电源供电方式，而输出的负载的电源大小取决于周期中的占空比。
+U iC E+L1U D-C1+R Uo-U GEU DU OtonTU itoffttt V GD-(a)电路图(b)波形图（实验结果）图1降压斩波电路的原理图及波形二、BOOST电路开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。
电感Lf在输入侧，称为升压电感。
Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式升压斩波电路(Boost Chopper)UiI1ton=(UO-Ui) I1toffUo =ton+tofftoffUi=TUitoff上式中的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。
工作原理当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流iL流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。
此时，电容C放电，R上流过电流Io，R两端为输出电压V o，极性上正下负。
降压直流斩波电路设计
降压直流斩波电路设计一、背景介绍高血压是目前全球性的公共卫生问题，长期高血压会增加心脑血管疾病的风险，因此对高血压患者进行有效的降压治疗非常重要。
目前常见的降压药物有利尿剂、β受体阻滞剂、钙通道阻滞剂等，但这些药物也会带来一定的副作用。
因此，设计一种可靠、安全、无副作用的降压方法对于人类健康具有重要意义。
二、直流斩波电路原理直流斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路。
其基本原理是通过切换开关将直流电源分时段地斩断，使得输出信号呈现出交变特性。
在实际应用中，直流斩波电路可以通过调节开关频率和占空比来控制输出信号的幅值和频率。
三、降压直流斩波电路设计1. 电源部分：由于直流斩波电路需要稳定的直流供电，因此需要设计一个稳定可靠的电源模块。
常见的供电方式包括单相整流桥式电路、双向开关稳压电源等。
在设计时需要考虑到电源的输出电压和电流，以及对于直流斩波电路的影响。
2. 斩波部分：直流斩波电路的核心是斩波部分，其主要由开关管、滤波器和负载组成。
在设计时需要考虑到开关管的导通损耗和关断损耗，以及滤波器的参数选择和负载的匹配问题。
常见的开关管包括MOSFET、IGBT等。
3. 控制部分：为了实现对输出信号幅值和频率的精确控制，需要设计一个可靠的控制模块。
常见的控制方式包括PWM控制和SPWM控制等。
在设计时需要考虑到控制信号的精度和稳定性。
四、降压直流斩波电路应用降压直流斩波电路可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在医疗领域中，可以通过调节输出信号幅值和频率来实现对高血压患者血压的精确调节；在工业自动化领域中，可以用于驱动各种类型的负载；在能源领域中，可以用于太阳能、风能等新能源的转换和控制。
五、总结降压直流斩波电路具有可靠、安全、无副作用等优点，可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在设计时需要考虑到电源部分、斩波部分和控制部分的参数选择和匹配问题，以实现对输出信号的精确控制。
(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。
IGBT直流降压斩波电路设计
目录1设计原理分析 (1)1.1总体结构分析 (1)1.2主电路的设计 (1)1.3触发电路的选型 (2)1.4驱动电路选型 (3)1.5整流滤波电路 (5)2. 设计总电路图及参数 (6)2.1设计总电路图 (6)2.2 元件参数计算 (8)3. 元器件清单 (10)小结 (11)参考文献 (11)IGBT 直流降压斩波电路的设计1设计原理分析1.1总体结构分析直流斩波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。
它在电源的设计上有很重要的应用。
一般来说，斩波电路的实现都要依靠全控型器件。
在这里，我所设计的是基于IGBT 的降压斩波短路。
直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。
电路的结构框图如下图（图1）所示。
图1 电路结构框图1.2主电路的设计主电路是整个斩波电路的核心，降压过程就由此模块完成。
其原理图如图2所示。
图2 主电路原理图如图，IGBT 在控制信号的作用下开通与关断。
开通时，二极管截止，电流io 流过大i EV +-MRLVD a)i oE Mu oi G电源 触发电路 驱动电路 主电路整流滤波电路电感L ，电源给电感充电，同时为负载供电。
而IGBT 截止时，电感L 开始放电为负载供电，二极管VD 导通，形成回路。
IGBT 以这种方式不断重复开通和关断，而电感L 足够大，使得负载电流连续，而电压断续。
从总体上看，输出电压的平均值减小了。
输出电压与输入电压之比α由控制信号的占空比来决定。
这也就是降压斩波电路的工作原理。
降压斩波的典型波形如下图所示。
图3 降压电路波形图图2中的负载为电动机，是一种放电动式负载。
反电动势负载有电流断续和电流连续两种工作状态。
分别入图3中b ）和a ）所示。
无论哪一种情况，输出电压的平均值都与负载无关，其大小为：（1-1）T on 表示导通的时；T off 表示截止的时间 ；α表示导通时间占空比。
对于输出电流，当0U >E 时电流连续，输出电流平均值大小为：（1-2） 当Uo<E 时，电流既无法通过IGBT 也无法通过二极管。
降压式直流斩波电路设计
降压式直流斩波电路设计第三章降压式直流斩波电路设计3.1 降压式设计原理降压式直流斩波电路是一种用来连接电源和负载，能够有效降低电源输出电压，同时保持电源工作电压及负载工作电压在允许范围内的电路。
由于降压式直流斩波电路有双极半桥，可以有效减少电源输出电压，并且保证电源工作电压和负载工作电压的稳定性。
一般来说，降压式直流斩波电路的运行原理如下：当电源输出电压大于负载工作电压时，双极半桥由负极起动，电源输出电压会被半桥放电，电流不断流入负载，从而使电源输出电压降低；当电源输出电压低于负载工作电压时，双极半桥由正极起动，电源输出电压被半桥吸收，电流向负载输出，从而使电源输出电压增加。
3.2 降压式斩波电路设计降压式直流斩波电路的设计主要包括以下几个方面：（1）选择合适的电路板尺寸：首先，根据电路的尺寸要求，为降压式直流斩波电路板选择合适的尺寸。
（2）安装合适的电路板模块：其次，根据不同设计要求，需要安装合适的模块，比如双极半桥和稳压模块等。
（3）选择合适的参数：最后，为了确保电路的正确运行，还需要根据电路应用场景选择合适的参数，比如电源电压、斩波电压、负载最大输出电流等。
3.3 降压式斩波电路实验为了检测降压式直流斩波电路的设计是否符合设计要求，我们进行了实验检验。
实验内容如下：（1）电源输出电压：我们采用WZT-30-2L-24电源，在实验室测试，电源输出电压为24V±1V。
（2）负载工作电压：我们在实验室测试，负载工作电压稳定在5V±0.1V。
（3）负载最大输出电流：我们在实验室测试，负载最大输出电流为4A。
实验结果表明，设计的降压式直流斩波电路符合设计要求，可以正常运行。
降压直流斩波电路课程设计
降压直流斩波电路课程设计
降压直流斩波电路是一种基本的电子电路，它可以将高电压的直流电源降压为合适的电压，以满足电子设备的需求。
以下是一个简单的降压直流斩波电路的课程设计：
1.电路原理：降压直流斩波电路主要由变压器、桥式整流电路、
电容和负载组成。
变压器将高电压的直流电源降压，桥式整流电路将交流输出转换为直流输出，电容平滑输出电压，负载则是电路的输出部分。
2.设计要求：设计一个输出电压为12V，输出电流为1A的降压直
流斩波电路。
3.设计步骤：
（1）计算变压器的变比。
因为输出电压为12V，变压器的变比为Vin/Vout=36/12=3。
（2）选择变压器。
根据变比选择合适的变压器。
（3）设计桥式整流电路。
选择合适的整流二极管和滤波电容。
（4）计算电容容值。
根据输出电流和输出电压计算电容的容值。
（5）确定负载。
根据输出电流和输出电压确定负载的电阻值。
（6）进行电路仿真。
使用电路仿真软件进行电路仿真，验证电路的性能是否符合设计要求。
4.实验步骤：
（1）搭建电路。
根据设计要求，搭建电路。
（2）连接电源。
将电源连接到电路上，调整电源输出电压。
（3）测量输出电压和输出电流。
使用万用表测量输出电压和输出电流，检查是否符合设计要求。
（4）观察电路波形。
使用示波器观察电路各部分的电压和电流波形，检查是否正常。
5.实验结果：
经过实验测量和仿真验证，输出电压为12V，输出电流为1A，符合设计要求。
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。
降压斩波电路设计
目录1 主电路的设计 (1)1.1 主电路方案 (1)1.2 降压斩波电路主电路基本原理 (1)1.3 参数计算 (3)2 驱动控制电路和保护电路设计 (3)2.1 驱动控制电路 (3)2.2 保护电路 (5)2.2.1过压保护 (5)2.2.2过流保护 (5)3 仿真设计 (6)3.1 仿真软件说明 (6)3.2 搭建仿真模型 (7)3.3 仿真结果 (10)4 元器件清单 (11)5 致谢 (11)1 主电路的设计1.1 主电路方案课题设计要求设计一个降压斩波电路，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。
至于开关的选择，选用比较熟悉的全控型的IGBT管，而不选半控型的品闸管，因为IGBT控制较为简单，且它既具有输入阳抗高、开关速度快、驱动电路简单等特点，通态压降小、耐压高、电流大等优点。
1.2 降压斩波电路主电路基本原理图1.1 降压斩波电路主电路工作原理图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i o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。
图1.2 降压电路波形图当t=t1时刻，控制IGBT关断，负载电流经二极管V D续流，负载电压u0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。
t on为IGBT 处于通态的时间;t off为处于断态的时问;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U o最大为E，若减小占空比α ,则U o随之减小。
由此可知,输出到负裁的电压平均值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。
降压斩波电路设计纯电阻负载
三、设计内容
改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都 是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制 图4SG3525 引脚图 对于控制电路的设计其实可以有很多种方法，可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD 等等来输出 PWM波，也可以通过特定的PWM发生芯片来控制。因为课程计要求，所以我选 用一般的PWM发生芯片来进行连续控制
和保护电路等.调节 Ur 的大小，在11,14两端可输出两 个幅度相等 ,频率相等，相位相差，占空比可调的矩形 波(即 PWM信号).然后，将脉冲信号送往芯片 HL402, 对微信号进行升压处理，再把经过处理的电平信号送往 MOSGRT, 对其触发，以满足主电路的要求
三、设计内容
3.4MOSFET驱动电路设计 3.4.1 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MOSFET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
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PART 3
三、设计内容
三、设计内容
3.1设计方案 主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MOSF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 所示 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 3.2降压斩波电路设计方案
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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。
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。
此斩波电路中IGBT的驱动信号由集成脉宽调制控制器SG3525产生，由于它简单可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试。
二.课程设计1. 降压斩波电路的设计目的（1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
（2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
（3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。
（4）提高课程设计报告撰写水平。
2. 降压斩波电路设计的基本要求对Buck降压电路的基本要求有以下几点：=100V1.输入直流电压：Ud2.开关频率40KHz3.输出电压范围50V~80V4.输出电压纹波：小于1%5.最大输出电流：5A（在额定负载下）6.具有过流保护功能，动作电流：6A7.具有稳压功能8.效率不低于70%3. 总体电路框图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。
因此，一个完整的降压斩波电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。
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 电路框图在图1结构框图中，控制电路是用来产生IGBT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IGBT控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。
通过控制IGBT的开通和关断来控制IGBT降压斩波电路的主电路工作。
保护电路是用来保护电路的，防止电路产生过电流、过电压和欠电压等现象损害电路设备。
4 降压斩波主电路的设计4.1BUCK降压斩波主电路：在电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路称为主电路。
IGBT 降压斩波电路的主电路图如下图2所示。
它是一种降压型变换器，其输出电压平均值U，总是小于输入电压Ud。
该电路使用一个全控型器件V，为IGBT。
在V 关断时，为了给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。
图2 降压斩波主电路图4.2 电路工作原理分析：直流降压斩波主电路使用一个全控电压驱动器件IGBT。
用控制电路和驱动电路来控制IGBT 的导通或关断。
当t=0时，V 管被激励趋于导通，VD 管要承受反压。
在V 管接通的t1时间内，开关管V 流过的电流就是电感电流，电感L 中电流直线上升，能量存储于电感中。
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（b ）所示：图3 电路工作时的电流波形图当1t t 时刻V 管关断，由于电感储能作用，电感电流必须要按某一路径流通，能量要释放。
其中二极管VD 势必导通，电感电流可通过负载，VD 形成通电回路。
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，故应串联较大的电感L 。
（2）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U.=KE, 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；K 为导通占空比。
通过调节占空比K 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。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，可分为三种工作方式：1）保持开关导通时间t on 不变，改变开关周期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t on ，称为脉冲宽调制工作方式；3）开关导通时间t on 和开关周期T 都可调，称为混合型。
但是普遍采用的是脉冲宽调制工作方式。
因为采用频率调制工作方式，容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。
此电路就是采用脉冲宽调制控制IGBT 的通断。
4.3 主电路元器件参数选择：主电路中需要确定参数的元器件有直流电源、IGBT、二极管、电感、电容、电阻值，其参数选择如下说明：(1)对于电源，因为题目要求输入直流电压为100V，所以该直流稳压电源可直接作为系统电源。
(2)IGBT由图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。
故需选择集电极最大连续电流c I>5A，反向击穿电压Bvceo>100v的IGBT。
如果考虑2倍的安全裕量需选择集电极最大连续电流c I》10A，反向击穿电压Bvceo》200V的IGBT。
(4)二极管当α=1时，其承受最大反压100V；而当α趋近于1时，其承受最大电流趋近于5A，故需选择Vc>100v,I>5A的二极管。
考虑2倍的安全裕量：Umin=2Xu1=200V Imin=1xIt=2x5=10A(5)电感选择大电感L，使得电路能够续流，此时的临界电感为：L=U0（Ud—U0）/2fUdI。
设输出电压为80V，则L=80x（100—80）/2x1000x40x100x5=0.04mH 所以电感L>=0.04mH，取L=0.1mH。
(6) 电容选择的电容既要使得输出的电压纹波小于1%，也不能取的太大，否则会使电路的速度变得很慢。
电容的选择：也取输出电压为80V时来算C=U0（Ud—U0）/8LΔUcffUd=80x（100—80）/8x0.1mHx0.01x40Kx40Kx100=12.5uF这里取C=13uF。
(7)电阻RL 因为输出电压为50V—80V时，而输出的最大电流为5A。
所以由欧姆定律R=U/I可得负载电阻值为最小取值在10Ω。
5. 控制电路原理与设计：5.1控制电路方案比较及选择：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。
IGBT控制电路的功能有：给逆变器的电子开关提供控制信号；以及对保护信号作出反应，关闭控制信号。
脉宽调节器的基本工作原理是用一个电压比较器，在正输入端输入一个三角波，在负输入端输入一直流电平，比较后输出一方波信号，改变负输入端直流电平的大小，即可改变方波信号的脉宽。
对于控制电路的设计其实可以有很多种方法，可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD等等来输出PWM波，也可以通过特定的PWM发生芯片来控制。
因为斩波电路有三种控制方式，又因为PWM控制技术应用最为广泛，所以采用PWM 控制方式来控制IGBT的通断。
PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。
这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。
改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制. 因为题目要求输出电压连续可调，所以我选用一般的PWM发生芯片来进行连续控制。
对于PWM发生芯片，我选用了SG3525芯片，它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。
SG3525是定频PWM电路，采用16引脚标准DIP封装。
其各引脚功能如图4所示，内部框图如图5所示。
图4 SG3525的引脚图5 内部框图5.2 SG3525各引脚具体功能：（1）引脚1：误差放大器反向输入端。
在闭环系统中，该引脚接反馈信号。
在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
（2）引脚2：误差放大器同向输入端。
在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。
根据需要，在该端与补偿信号输入端之间接入信号不同的反馈网络。
（3）引脚3：振荡器外接同步信号输入端。
该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
（4）引脚4：振荡器输出端。
（5）引脚5：振荡器定时电容接入端。
（6）引脚6：振荡器定时电阻接入端。
（7）引脚7：振荡器放电端。
该端与引脚5之间外接一只放电电阻，形成放电回路。
（8）引脚8：软启动电容接入端。
（9）引脚9：PWM信号输入端。
（10）引脚10：外部关断信号输入端。
（11）引脚11：输出端A。
（12）引脚12：信号地。
（13）引脚13：输出级偏置电压接入端。
（14）引脚14：输出端B。
（15）引脚15：偏置电源接入端。
（16）引脚16：基准电源输出端。
5.3 SG3525芯片特点如下：（1） 工作电压范围：8-35v 。