降压斩波电路.doc

目录1引言 22方案设计 23单元电路 114课程设计总结 155电子元器件清单 166总电路图 177参考文献 181引言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,其中前两种是最基本的电路。一方面,这两种电路应用最为广泛,另一方面,理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。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。直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域,是电力电子领域的热点。全控型器件选择绝缘栅双极晶体管(IGBT)综合了GTR和电力MOSFET的优点,具有良好的特性。目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场,应用领域迅速扩展,成为中小功率电力电子设备的主导器件。路的发展。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与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点,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。2方案设计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。根据IGBT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IGBT降压斩波电路的结构框图如图1所示。图1IGBT降压斩波电路结构框图在图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。控制电路中的保护电路是用来保护电路的,防止电路产生过电流现象损害电路设备。,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(a)所示。该电路使用一个全控型器件V,为IGBT。为在V关断时给负载中电感电流提供通道,设置了续流二极管VD。(a)(b)中V的栅射电压UGE波形所示:◇t=0时刻驱动V导通,电源E向负载供电,负载电压u0=E,负载电流i0按指数曲线上升;◇t=t1时刻V关断,二极管VD续流,负载电压u0近似为零,负载电流i0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;至一个周期T结束,再驱动V导通,重复上一个周期的过程。,负载电流在一个周期的初值和终值相等,如图2(b)所示。负载电压的平均值为式中,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;为导通占空比。负载电流平均值为若负载中L值较小,在T关断后,到了t2时刻,如图2(c)所示,,负载电流已衰减至零,出现负载电流断续的情况。电流断续时,u0平均值会被抬高,一般不希望出现。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同,斩波电路可有三种控制方式:保持开关周期T不变,调节开关导通时间ton,称为脉冲宽度调制(PWM控制方式);保持开关导通时间ton不变,改变开关周期T,称为频率调制;ton和T都可调,使占空比改变,称为混合型。其中PWM控制方式应用最多。(InsulatedGateBipolarTransistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的