直流斩波电路的设计1.doc

直流斩波电路的设计1
直流斩波电路的设计
直流斩波电路的设计
摘要:本文主要介绍的是直流斩波电路的设计,通过对直流源,控制电路,驱动电路和保护电路的设计完成整个直流斩波电路的设计。
关键词:直流斩波;控制;驱动;保护
引言
直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器,它是将电压值固定的直流电,转换为电压值可变的直流电源装置,是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用,如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为DC/DC变换。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式,Ts(周期)不变,改变Ton(通用,Ton为开关每次接通的时间),二是频率调制方式,Ton不变,改变Ts(易产生干扰)。
其具体的电路由以下几类:
降压斩波器(Buck Chopper电路),其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同。
升压斩波器(Boost Chopper电路),其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同
降压或升压斩波器(Buck-Boost Chopper电路)
降压或升压斩波器(Cuk Chopper电路)
Sepic斩波电路
Zeta斩波电路,其中前两种是最基本的电路。
复合斩波电路——不同基本斩波电路组合
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直流斩波电路的设计
多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合
直流传动是斩波电路应用的传统领域,而开关电源则是斩波电路应用的新领
域,前者的应用是逐渐萎缩,而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣,是电力电子
领域的一大热点。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压
的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。当
今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密
度为(6、2、10、17)W/cm^3,效率为(80-90)%。日本NemicLambda公司最新推
出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为
(200-300)kHz,功率密度已达到27W/cm^3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特
基二极管),是整个电路效率提高到90%。
1 课程设计的目的
熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理, 掌握两种基本斩波电路的
工作状态,了解电路图的波形情况
2 课程设计的任务与要求
设计任务
根据给出的技术要求, 确定总体设计方案选择具体的元件,进行硬件系统
的设计,进行相应的电路设计,完成相应的功能进行调试与修改,撰写课程设
计说明书。
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直流斩波电路的设计
设计要求
斩波调速器负载选用额定电压为220V,,即电机的单象限运行。IGBT的驱动电路的设计,这一部分电路可以用单片机和硬件电路相结合来实现,也可以用专用芯片TL494结合其它硬件电路来实现。IGBT驱动电路的设计可借助仿真软件ORCAD来进行。稳压电源,电机均由实验室提供。
3 设计内容
直流斩波电路(DC Chopper)的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电,也称为直流-直流变换器(DC/DC Converter),直流斩波电路(DC Chopper)一般是指直接将直流变成直流的情况,不包括直流-交流-直流的情况;直流斩波电路的种类很多,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,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。主要包括:压斩波电路的设计,压斩波电路的设计,流供电电源,控制和驱动电路。
设计方案选定与说明
由于这些电路中都需要直流电源,所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。IGBT的通断用PWM控制,用PWM方式来控制IGBT的通断需要使用脉宽调制器SG3525来产生PWM控制信号。:
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直流斩波电路的设计
降压斩波主电路的原理图
接通控制电路电源,用示波器分别观察锯齿波和PWM信号的波形(实验装置应给出测量端,位置在图中已标出),记录其波形、频率和幅值。调节Ur的大小,观察PWM信号的变化情况。
斩波电路的输入直流电压ui由低压单相交流电源经单相桥式二极管整流及电感电容滤波后得到。接通交流电源,观察ui波形