直流斩波电路性能-副本简析.doc

电力电子课程设计报告 直流斩波电路的性能研究 学 院： 物理与电气工程学院 班 级： 13级自动化 1班 姓 名： XXX 学 号： XXX 指导教师： 陈永超 成 绩： 日　　期： 2015.5.27 一、 buck斩波电路工作原理 直流斩波电路（DC Chopper）（DC/DC Converter）DC-DC变换器包括以上两种情况。 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。 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。 所以，此课程设计选题为：设计使用全控型器件为电力MOSFET的降压斩波电路。主要讨论电源电路、降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。 1.1主电路工作原理 图1.1 BUCK斩波电路电路图 直流降压斩波主电路使用一个Power MOSFET IRF640N控制导通。用控制电路和驱动电路来控制IRF640N的通断，当t=0时，驱动IRF640N导通，电源E向负载供电，负载电压=E，负载电流按指数曲线上升。电路工作时波形图如图１.2所示： 图1.2 电流持续时波形图 当时刻，控制IRF640N关断，负载电流经二极管续流，负载电压近似为零，负载电流指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，故串联L值较大的电感。至一个周期T结束，再驱动IRF640N导通，重复上一周期的过程。当电力工作于稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等，负载电压的平均值为： 　　在图中，为电力MOSFET处于通态的时间；为其处于断态的时间；T为开关周期；α为导通占空比。通过调节占空比α来调节输出电压Em。当α=1时，输出到负载的电压平均值最大为E，若减小占空比α，则随之减小。此电路采用PWM方式控制IRF640N的通断。 1.2 控制电路选择 在实现对Power MOSFET IRF640N进行控制的控制电路中，考虑采用脉冲发生器TL494或者SG3525。二者区别如下： SG3525,驱动电路简,但其驱动电流小,适合于500W以下逆变器,比如直接驱动8个IRF3205,IC会发热高,TL494驱动能力强,合适驱动1000W以下机子,如果要更大功率,两IC都要抗流来增大驱动能力工作电压在15V左右,SG3525要比TL494能更稳定工作,但电压上到20V,TL494稳定性更强．SG3525不能直接用于24V电压,而TL494在30V的条件下依然能稳定运行,所以在24V电路中,TL494更简单在低频逆变中,从理论上说,TL494更能稳定50HZ输出,但电路设计得当,TL494在50HZ上也易实现,由于TL494死驱受控于5,7脚间电阻,所以对于AC输出电压变换比不上TL494实用RC滤波器,因为电容滤波的直流输出电压与变压器副边电压的比值比较大，而且适用于小电流、整流管的冲击电流比较大的电路中，因此本电路选用电容滤波。 图1.2 电源电路图 输入端接220V/50Hz的交流电，经过变压器T1（变压比为240/12*2）后输出24V/50Hz。当同名端为正时，、导通，、截止，电压上正下负；当同名端为负时，、截止，、导通，电压同样是上正下负，从而实现整流。 仿真测量结果如下： 图1.4 整流电路仿真电路图 整流桥二极管的选择:在桥式整流电路中，每只二极管只在输入电压的半个周期内导通，因此二极管的平均电流只有负载电阻上平均电流的一半，即(AV)=(AV)/2=0.45/R。 在二极管不导通期间，承受反压的最大值就是变压器二次测电压的最大值，即 =1.414，根据上面的选择原则可知选择二极管的最大整流电流I≧(1.1)/2≈0.5(/R);最大反向电压≧1.1=1.1×55=37.34V。 滤波电容的选择：C=(5T/2)/RL。 图1.5 整流电路仿真结果电路图 2.2 buck斩波电路 降压斩波电路图如下图