升压,降压,升降压斩波电路课程设计.doc

题目:MOSFET升降压斩波电路设计
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。

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
;
方案一:
升降压斩波电路图原理图:
升降压斩波电路的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压值,这种电源具有一个相对于输入电压公共端为负极性的输出电压。升降压电路可以灵活的改变电压的高低,还可以改变电压的极性,因此常用于电池供电设备中产生负电源的设备和各种开关稳压器。其原理图即为降压与升压斩波电路串联而成的。
:
图中L、R 为负载电机的等效电路,负载电压的平均值为
 ,因此称为降压斩波电路。若负
载中L 值较少,或ton 较小,或E 较小,则在可控器件V 关断后,到了t2 时刻,负载电流已衰减至零会出现负载电流断续的情况。
下图中表明了电流连续和断续时的波形情况。 
:
假设L值、C值很大
MOSFET导通时,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EI1ton
MOSFET关断时,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
                         (3-20)
化简得:
                         (3-21)
 ,输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。

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MOSFET升降压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动控制电路。其结构框图如下
整流电路设计
整流电路尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要,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)。
单相桥式整流电路
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ω t=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。
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,则输入电压U2最大为
,变压器匝数比N1:N2=
整流电路波形图
控制驱动电路的设计
SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了驱动功能;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空