MOSFET升降压斩波电路.doc

电力电子技术课程设计报告MOSFET升降压斩波电路设计 班级:110306班姓名:***学号:20111049指导教师:侯云海时间:2014年1月10日题目:MOSFET升降压斩波电路设计一、课程设计的目的电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。它与理论教学和实践教学相配合,可使我们在理论联系实际,综合分析,理论计算,归纳整理和实验研究方面得到综合训练和提高,从而培养学生独立解决实际问题的能力。加深理解电力电子技术的课程内容,建立正确的设计思想,熟悉工程设计的顺序和方法,提高正确使用技术资料,标准,手册等的独立工作能力。为后续课程的学习打下坚实的基础。二、设计的技术数据及要求1、交流电源:单相220V;2、前级整流输出输电压:Ud=50V~80V;3、输出功率:300W;4、开关频率5KHz;5、占空比10%—90%;6、输出电压脉率:小于10%。三、设计内容及要求1、方案的论证及方案的选择::MOSFET降压斩波电路MOSFET降压斩波电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件V,图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道,设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。图2降压斩波电路原理图MOSFET降压斩波电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET,用控制电路和驱动电路来控制MOSFET的导通或关断。当t=0时MOSFET管被激励导通电源U向负载供电,负载电压为Uo=U,负载电流io按指数曲线上升,当t=t1时控制MOSFET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使串联的电感L较大。电路工作时的波形图如图3所示。至一个周期T结束,再驱动MOSFET导通,重复上一周期的过程。当电力电子系统工作处于稳态时,负载电流在一个周期的初值和终值相等,如图2所示。负载电压平均值为:()负载电流平均值为:()式中,ton为MOSFET处于通态的时间;toff为MOSFET处于断态的时间;T为开关周期;为导通占空比。由式()可知,输出到负载的电压平均值Uo最大为U,减小占空比,Uo随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。根据对输出电压平均值进行调试的方式不同,可分为三种工作方式:(1)保持开关导通时间不变,改变开关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,称为脉冲宽调制工作方式;3)开关导通时间和开关周期T都可调,称为混合型。图3降压斩波电路的工作波形2、,也是应用最为广泛的电路。不仅应用于工业,也广泛应用于交通运输,电力系统,通信系统,能源系统等其他领域。本实验装置采用单相桥式全控整流电路(所接负载为纯电阻负载),如图4所示。图4单相桥式全控整流电路在单项桥式全控整流电路中,晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂,VT2和VT3组成另一对桥臂。在u2正半周(即a点电位高于b点电位),若4个晶闸管均不导通,负载电流id为零,ud也为零,VT1、VT4串联承受电压u2,设VT1和VT4的漏电阻相等,则各承受u2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲,VT1、VT4即导通,电流从a端经VT1、R、VT4流回电源b端。当u2为零时,流经晶闸管的电流也降到零,VT1和VT4关断。在u2负半周,仍在触发延迟角α处触发VT2和VT3(VT2和VT3的α=0处为ωt=π),VT2和VT3导通,电流从电源的b端流出,经VT3、R、VT2流回电源a端。到u2过零时,电流又降为零,VT2和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通。如此循环工作下去。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为U2和U2。图5是电阻性负载的单项桥式全控整流电路波形图。图5单项桥式全控整流电路电阻性负载波形图整流电压平均值为:向负载输出的直流电流平均值为:流过晶闸管的电流平均值为:题目中要求前级整流输出电压限制在50V—100V之间,输入电压U1为220V,,变压器匝数比N1:N2=4:1。:MOS(MetalOxideSemiconductor金属氧化物半导体),FET(FieldEffectTransistor场效应晶体管),即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅