大工16春《电源技术》大作业 答案.doc

大连理工大学电源技术大作业 姓名： 学号： 学习中心：  题目三：升压斩波电路分析 总 则： 撰写要求：（1） （2） （）（）（1） 随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC变换直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点（2） 图1.1 升压斩波电路主电路图 首先假设电感L值很大，电容C值也很大。当V-G为高电平时，Q1导通，12V电源向L充电，充电基本恒定为,同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为恒值，记为。设V处于通态的时间为，此阶段电感L上积储的能量为。当V处于段态时E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量。设V处于段态的时间为，则在此期间电感L释放的能量为。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积储的能量于释放的能量相等，即 （1-1） 化简得 （1-2） 上式中的，输出电压高于电源电压。式（1-1）中为升压比，调节其大小即可改变输出电压的大小。 2)数量关系 设V通态的时间为t，此阶段L上积蓄的能量为：EIT 设V断态的时间为t，则此期间电感L释放能量为：（E-E）IT 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： （1-3）T/t1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。 T/t－升压比;升压比的倒数记为β，即β=。又因为α+β=1。所以： U=E=E （1-4） 电压升高得原因：电感L储能使电压泵升的作用，电容C可将输出电压保持住。 （） 图2.1用于直接电动机回馈能量的升压斩波电路图 通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源 实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态电机反电动势相当于图1.1中的电源，此时直流电源相当于图1.1中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 基于“分段线性”的思想进行解析V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式 （2-1） 式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。 设i1的初值为I10，解上式得 （2-2） 当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式： （2-3） 设i2的初值为I20，解上式得： （2-4） 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路波形： 图2.2电流连续升压斩波电路波形 图2.3电流断续升压斩波电路波形 当电流连续时，从图1.3的电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得： （2-5） （2-6） 把上面两式用泰勒级数线性近似，得 （2-7） 该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即 （2-8） 对电流断续工作状态的进一步分析可得出：电流连续的条件为 （2-9） 根据此式可对电路的工作状态作出判断。 设计内容及要求 1、输入直流电压：Ud=50V； 2、输出功率：150W； 3、开关频率：10kHz； 4、占空比：0.1~0.5； 5、电阻性负载； 6、输出电压脉率：小于10%。 输出值的计算 由电路原理分析可知： 考虑10的裕量: 控制电路 图4.1 SG3525 1 脚