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降压斩波电路
摘要
全控型电力电子器件MOSFET在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
关键词:Buck Chopper MOSFET Simulink 高频开关
目录
2 MOSFET基本性能简介.................................... 5
电力MOSFET的结构和工作原理...................... 5
电力MOSFET的结构.......................... 5
功率MOSFET的工作原理...................... 6
功率MOSFET的基本特性............................ 6
静态特性................................... 6
动态特性................................... 7
电力MOSFET的主要参数............................ 8
3 电力MOSFET驱动电路................................... 9
MOSFET的栅极驱动................................ 9
MOSFET驱动电路介绍及分析........................ 9
不隔离的互补驱动电路....................... 9
隔离的驱动电路............................ 10
驱动电路的设计方案比较.................... 13
4 保护电路设计......................................... 15
主电路的保护电路设计............................ 15
MOSFET的保护设计............................... 15
5 仿真结果............................................. 17
心得体会................................................ 23
参考文献................................................ 24
武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书
高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源,通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。它能把电网提供的强电和粗电,它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种,BUCK变换器又称降压变换器,是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器,即输出电压低于输入电压,由于其具有优越的变压功能,因此可以直接用于需要直接降压的地方。
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时控制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,重复上一周期过程。当电路工作稳定时,负载电流在一个周期的初值和终值相等,如图2所示。
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图2 电流连续时的工作波形
负载电压的平均值为:
U0=tontonE=E=αE onoff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;α为导通占空比,简称占空比或导通比。
输出到负载的电压平均值U0最大为E,减小占空比α,U0随之减小。负载电流的平均值为:
I0=U0?Em 若负载中L值较小,则在V关断后,到了t2时刻,如图3所示,负载电流已衰减至零,会出现负载电流断续的情况。
图3 电流断续时的工作波形
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由波形可见,负载电压U0平均值会被抬高,一般不希望出现电流断续的情况。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同,斩波器的可有三种控制方式:
(1)脉冲宽度调制(PWM):保持开关周期T不变,调节开关导通时间ton。
(2)频率调制:保持开关导通时间ton不变,改变开关周期T。
(3)混合型:ton和T都可调,使占空比改变。
基于分时段线性电路这一思想,按V处于通态和