基于BUCK电路的稳压开关电源实验报告

黑龙江科技大学

实验报告

实验项目：开关电源工程实践

所属课程: 电气工程领域实验与实践训练

所属专业: 电气工程

学院(系): 电气与控制工程学院

班级：研13-4班

学号：2013200290

姓名：杨金龙

成绩：

电气与控制工程学院实验室

一、实验目的：

1.通过对Buck 变换器电路的设计,掌握降压电路的工作原理,提高运用科学理论知识能力、工程实践能力。

2.掌握Buck 电路变换器的调试方法。

3.通过实验掌握降压稳压电源的工作原理，影响性能的主要参数。

二、实验要求：

输入电压：12~18V DC ：输出电压：5V ；输出额定电流：1A ；电源效率：%800≥η；

输出纹波电压：≤50mv ；电压调整率：%2S u ≤；负载调整率：%2S ≤i 。

三、实验主要仪器设备：

表1 设备仪器器件表

四、实验内容：

1．连接实验线路，按照原理图对实验线路进行焊接。 2．测试空载电压稳定范围，测试空载时不同电压的占空比

3. 测试负载时的电压稳定范围，负载为满载328欧姆的滑动变阻器，测试负载时不同电压值时的占空比，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。

4. 接入不同负载值再次进行测试，并进行数据的比较。（取电阻210欧姆和160欧姆时） 5．将电感L 改变，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。

6．根据改变电压来比较观察出直流电压增益M=VO/VS 与占空比D 的函数关系。

五、BUCK 电路工作原理

(1)当电晶体Q 导通时，二极管D1的阴极电压约等于输入电压Vin ， 二极管逆偏形成断路，输入电压经Q 对电感充电并供应电压至电容Cout 及负载，此时电感电压VL ＝Vin －Vout 。

(2)当Q 截止时，电感的电压极性反转，使二极管顺偏导通，电容Cout 及电感均对负载放电，此时电感的电压为VL ＝－（VD1+Vout ）。

由电感电压的伏特－秒平衡（Volt-second balance ）关系可推得输入输出的电压关系：

T D V V DT V V D out out m )1)(()1-+=-（

D D

V V V out in D -=-+1V 1out

470μF/25V 2个 电容104 2个 4.7K Ω电阻 3个 60NF06 1个 电容471 1个 10K Ω电阻 2个 0.1Ω/2W 1个 电容474 1个 1K Ω电阻 2个 1N5822 1个 电容105 1个 LED 黄灯 1个 UC3843 1个 电容222 1个 直流稳压电源 1个 PC817 1个 1N4148 1个 示波器 1台 TL431 1个

万用板

1块

万用表/功率表

各1台

其中T 为电晶体的切换周期，D 为电晶体的工作週期，由于0＜D ＜1，此电路的输出电压Vo ut 必会较输入电压Vin 来得小，故转换器可达到降压的功能。

图1 降压式转换器电压架构 六、实验电路图：

图2 实验电路图 七、实验理想数据计算：

实验选取频率

KHz RC f 45.4510

*10*10*22001139===

- 故本次实验将选取100KHz 的频率作为主频。 实验应选取的理想电感：

1.电感最大峰值压降VL=Vinmax-Vo=18V-5V=13V

2.压比Vd=Vo/Vinmax=5V/18V=0.278

3.纹波电流^I=Io*0.3=1A*0.3=0.3A

4.储能电感值Lmin=VL*Vd/(^I*Fs*1000)

Lmin=[13V*0.278/(0.3A*100KHZ*1000)]*1000000

Lmin=120.933uH(取标称值120uH)

八、实验数据记录

（1）空载L= 40mH 输入电流0.3A

输入范围：9—18V 空载电流：0A

电压 12V 15V 18V 占空比 18.93% 14.36% 1.57% 电流 0A 0A 0A

图3 18V空载图4 15V空载

图5 12V 空载

负载R=328ΩL= 40mH 电压调整范围：12V-18V

电压 12V 15V 18V 占空比 79.86% 54.70% 35.14% 输出电流 100mA 100mA 100mA

图6 负载12V 图7 负载15V

图8 负载15V

负载R=210ΩL= 40mH 电压调整范围：13V-18V

电压 13V 15V 18V 占空比 95.28% 70.79% 44.44% 输出电流 120mA 120mA 120mA

图9 负载13V 图10负载15V

图11 负载18V

负载160ΩL= 40mH 电压调整范围：14-18V

电压 14V 15V 18V 占空比 97.99% 95.05% 48.46% 输出电流 150mA 150mA 150mA

图12 负载14V 图13 负载15V

图14 负载18V

（2）空载200μH

输入范围：9—18V 空载电流：0A

电压 12V 15V 18V 占空比 45.79% 30.93% 23.03% 电流 0A 0A 0A

图15 空载12V 图16 空载15V

图17 空载18V

负载R=328ΩL= 200μH 电压调整范围：12V-18V

电压 12V 15V 18V 占空比 87.01% 38.47% 24.87% 输出电流 150mA 150mA 150mA

图18 负载 12V 图19 负载15V

图20 负载18V

负载R=210ΩL= 200μH 电压调整范围：13V-18V