MOSFET升压斩波电路.doc

长 春 工 业 大 学 电力电子技术课程设计 题 目：MOSFET升压斩波电路 院 （系）： 电气与电子工程学院 班 级： 110310 学 号： 姓 名： 沈永来 指导教师： 林志琦 时间：2014.1.6--2014.1.10 设计说明 任务: 用MOSFET晶体管设计升压斩波电路。 本次课程利用MOSFET晶体管升压斩波电路的基本原理,设计一个可调控的斩波电路.斩波器的电能变换为功能是由电力电子器件的通断控制实现的.通过电力电子器件的开关作用,将恒定的直流电压变为可调控的直流电压,或将变化的直流电压变换为恒定的直流电压的电力电子电路,称为直流斩波电路,相应的装置称为斩波器.斩波器具有效率高,体积小,重量轻,成本低等优点,广泛用于直流牵引变速拖动系统,可调整直流开关电源,无轨电车,地铁列车中.直流升压斩波电路实际上就是利用PWM技术,在斩波电路中,输入电压是固定不变的,通过开关的开通时间与关断时间,即可控制输出电压的平均值. MOSFET工作原理 当漏极接电源正极，源极接电源负极，栅极之间电压为零或负时，P型区和N-型漂移区之间的PN结反向，漏极之间无电流流过。如果在栅极和源极加正向电压UGS，由于栅极是绝缘的，不会有栅流。但栅极的正电压所形成电场的感应作用却会将其下面P型区中的少数载流子电子吸引到栅极下面的P型区表面。当UGS大于某一电压值UT时，栅极下面P型区表面的电子浓度将超过空穴浓度，形成N型半导体，沟通了漏极和源极，形成漏极电流ID.电压UT称为开启电压，UGS超过UT越多，导电能力越强，漏极电流ID越大. 关键字 电能 MOSFET升压斩波电路 升压变换 变换器 直流斩波技术 一．设计要求与方案 一、设计的技术数据 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%。 二、设计内容及要求 1、方案论证及选择； 2、主电路设计（包括整流电路设计及器件的具体型号；斩波电路设计，器件选择及型号确定，电感电容估算等） 3、控制电路设计（触发电路的选择与设计电路，如：PWM控制芯片SG3525）； 4、驱动电路设计（如IR2125，三菱Ｍ579系列或其他系列等）； 5、总结及心得体会； 6、参考文献； 7、完成电路原理图1份。 1.2 设计方案 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。 1.根据MOSFET升压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。其结构框图如图1所示。 图1 电路结构图 在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET升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MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET升压斩波电路工作。控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。 2.主电路设计方案： 二．各主电路的组成 2.1整流电路的设计 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）。 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