直流斩波电路的设计1.doc

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 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公司必威体育精装版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 2.1 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。 2.2 设计要求 斩波调速器负载选用额定电压为220V，额定电流为1.2A的它励直流电动机实现电机的单向调速，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。 3.1 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。降压斩波主电路原理图如图1.1所示： 图1.1 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，记录其平均值。斩波电路的主电路包括降压斩波电路和升压斩波电路两种，电路中使用的器件为电力MOSFET，注意观察其型号、外形等。 切断各处电源，将直流电源ui与升压斩波主电路连接，断开降压斩波主电路。检查接线