电路分析论文.docx

目录
一、题目的简要描述 2
二、实验原理及计算方法 2
三、主体实验 5
仿真电路 5
仿真结果 6
四、拓展实验 7
实验原理 7
仿真电路 8
仿真结果 9
五、课题的意义 10
基本介绍 10
优缺点 10
应用 11
发展前景 11
六、知识补充 11
DC/DC变换释义 11
开关电源的工作原理 12
七、小结 12
八、心得体会 12
九、参考文献 13
DC-DC电压转换电路原理研究
一、题目的简要描述
在各种电子设备中,经常需要将输入的直流电压转换到电路所需要的直流电压,同时,将不稳定的直流电压变成稳定的电压,这种电路称为DC-DC电源电路。电路通常用电子开关器件和起储能和平滑作用的电感和电容构成。其基本原理为,将由市电变压、整流、滤波或电池得到的直流电源,经稳压后加于自激振荡器,利用振荡晶体管作为断续开关,控制直流电源的接通和断开,由此产生的高频电压经过变频变压、整流、滤波,获得所需的直流高压。在此同时,输出电压Uo的另一路经取样、基准、放大电路、回控振荡器,使输出电压稳定。
二、实验原理及计算方法
图1-1是降压转换器的原理电路,图1-2是升压转换器的原理电路。电路中两个开关周期交替闭合,由电压vsw控制(图1-3)。在一个周期开始的0-- t1期间,s1闭合,s2断开如图1-1(a)和图1-2(a);在t1--T期间,s1断开s2闭合, 如图1-1(b)和图1-2(b)。
图1-1 降压转换器
图1-2 升压转换器
图1-3 开关动作的控制电压
0——t1时刻有:
Uin=UL+UC UL=Ldidt i=CdUcdt+UcR
化简可得:
d2Ucdt2+1RCdUcdt+UcLC=UinLC
代入数据的特征方程为:
s2+200s+106=0
解得:s1=-100+1000j s2=-100-1000j
显然开关变换频率f=1000/2Π≈159Hz
实验中取f=20kHz使开关变换频率远小于电压变换频率,由于开关的变化,使产生的电感电压为直流脉冲,分析可得产生的电感电流为三角波,其关系如下图所示:
设iL(0)=0 Uc(0)=0
0—t1:iL(t)=1L-∞tULdt=1LOt1(Uin-Uo)dt
t1—T: iL(t)=1Lt1T(-Uo)dt
又因为iL(0) =iL(T)
最后可以推出:U0=t1TUin=dUin
同理升压转换电路中有输入电压、输出电压、占空比之间的关系为:
U0=11-t1/TUin=11-dUin
三:主体实验
仿真电路
电路一(降压):
电路二(升压):
注:细节原理同电路图一
仿真结果
图一:方波
图二:方波
四:拓展实验
实验原理
将电路中的开关s2用二极管代替,在图2-1中,正极在下方;在图2-2中,正极在左侧。假设二极管加正向电压时导通,电阻为0;加反向电压时断开,电阻无穷大。理论分析与计算方法和上面相同。
图2-1 降压转换器
图2-2 升压转换器
理论分析与计算方法和上面相同。
仿真电路
降压转换器
升压转换器
仿真结果
降压
升压
五、课题的意义
基本介绍
直流电压变换器是一种将模拟量转变为数字量的半导体元件。
按功能可分为:升压变换器、降压变换器和升降压变换器。在燃料电池汽车中主要采用升压变换器。
变换器首先通过电力电子器件将直流电源转变成交流电(AC),一般称作逆变,然后通过变压器(升压比为1∶n)升压,最后通过整流、滤波电路产生变压后的直流电,以供负载使用.
优缺点
此外,直流电压变换器还有以下优点:由于高频方波电压发生器产生频率一般为几十千赫,远远高于市电50Hz频率,输出变压器的体积、滤波电容器的容