直流升降壓斬波電路的設(shè)計(jì)

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1、摘要20世紀(jì)80年代以來(lái)，信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)在各自發(fā)展的基礎(chǔ)上相結(jié)合而產(chǎn)生了一代高頻化、全控型的電力電子器件，典型代表有門(mén)極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管。利用全控型器件可以組成變流器。直流-直流變換器就是其中一種，它廣泛應(yīng)用于通信交換機(jī)、計(jì)算機(jī)以及手機(jī)等電子設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源。直流—直流變流電路（DC-DCConverter）的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。直接直流變流電路也稱斬波電路（DCChop

2、per），它的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。本文著重介紹升降壓斬波電路的原理和基于matlab的simulink的升降壓斬波電路的仿真以及用一種芯片的方法實(shí)現(xiàn)升降壓斬波。關(guān)鍵詞:直流—直流變流電路；升降壓斬波；Simulink；仿真II目錄1緒論11.1電力電子技術(shù)的概況11.2電力電子技術(shù)的發(fā)展11.3電力電子技術(shù)的重要應(yīng)用22總體方案設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)要求32.2升降壓斬波電路整體設(shè)計(jì)方案32.3方案確定33主電路設(shè)計(jì)43.1主電路原理43.2波形圖53.3主要元器件選擇6

3、4控制與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)74.1控制電路設(shè)計(jì)74.2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)85保護(hù)電路設(shè)計(jì)95.1過(guò)電流保護(hù)95.2過(guò)電壓保護(hù)96仿真分析106.1仿真軟件介紹106.2建立仿真模型106.3仿真結(jié)果分析12結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16致謝17附錄18II1緒論1.1電力電子技術(shù)的內(nèi)容電力電子學(xué),又稱功率電子學(xué)(PowerElectronics)。它主要研究各種電力電子器件，以及由這些電力電子器件所構(gòu)成的各式各樣的電路或裝置，以完成對(duì)電能的變換和控制。它既是電子學(xué)在強(qiáng)電(高電壓、大電流)或電工領(lǐng)域的一個(gè)分支，又是電

4、工學(xué)在弱電(低電壓、小電流)或電子領(lǐng)域的一個(gè)分支，或者說(shuō)是強(qiáng)弱電相結(jié)合的新科學(xué)。電力電子學(xué)是橫跨“電子”、“電力”和“控制”三個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)新興工程技術(shù)學(xué)科。在電力電子技術(shù)中,將直流電的一種電壓值通過(guò)電力電子變換裝置變換為另一種固定或可調(diào)電壓值的變換,稱為直流-直流變換。直流變換電路的用途非常廣泛,包括直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、開(kāi)關(guān)電源、單相功率因數(shù)校正,以及用于其他領(lǐng)域的交直流電源。1.2電力電子技術(shù)的發(fā)展電力電子技術(shù)包括功率半導(dǎo)體器件、功率變換技術(shù)及控制技術(shù)等幾個(gè)方面。其中電力電子器件是電力電子技術(shù)的核

5、心和基礎(chǔ)，也是電力電子技術(shù)發(fā)展的“龍頭”。從1957年美國(guó)通用電氣公司（GE）研制出世界上第一只工業(yè)用普通晶閘管開(kāi)始，電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)的變流機(jī)組和靜止的離子變流器（如水銀整流器）進(jìn)入由電力電子器件構(gòu)成的靜止式半導(dǎo)體變流器時(shí)代，這標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生?！　∥覈?guó)電力電子的起步可追溯到上世紀(jì)50年代末。50年代末研制出第一只整流管，60年代初研制出第一只晶閘管和晶體管?！　〗?jīng)過(guò)近二十年的工藝完善和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，到上世紀(jì)70年代，普通晶閘管（不能自關(guān)斷，屬于半控型器件）已趨于成熟，形成了從低壓小電

6、流到高壓大電流的系列產(chǎn)品。電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管和晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展而確立的?！　∩鲜兰o(jì)70年代后期，以門(mén)極關(guān)斷晶閘管（GTO）、雙極晶體管（BJT）、功率場(chǎng)效應(yīng)管（PowerMOSFET）為代表的全控型器件（通過(guò)對(duì)門(mén)極（柵極）或基極的控制，可以使其開(kāi)通，又可以使其關(guān)斷）全速發(fā)展。上世紀(jì)80年代后期，以絕緣柵雙極晶體管IGBT和功率MOSFET為代表的，集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件的相繼問(wèn)世，是傳統(tǒng)電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。181.3電力電子技術(shù)的重要

7、作用優(yōu)化電能使用。通過(guò)電力電子技術(shù)對(duì)電能的處理，使電能的使用達(dá)到合理、高效和節(jié)約，實(shí)現(xiàn)了電能使用最佳化。例如，在節(jié)電方面，針對(duì)風(fēng)機(jī)水泵、電力牽引、軋機(jī)冶煉、輕工造紙、工業(yè)窯爐、感應(yīng)加熱、電焊、化工、電解等14個(gè)方面的調(diào)查，潛在節(jié)電總量相當(dāng)于1990年全國(guó)發(fā)電量的16%，所以推廣應(yīng)用電力電子技術(shù)是節(jié)能的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，一般節(jié)能效果可達(dá)10%-40%，我國(guó)已許多裝置列入節(jié)能的推廣應(yīng)用項(xiàng)目。改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)。據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家預(yù)測(cè)，今后將有95%的電能要經(jīng)電力電子技術(shù)處理后再使用，即工業(yè)和

8、民用的各種機(jī)電設(shè)備中，有95%與電力電子產(chǎn)業(yè)有關(guān)，特別是，電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的媒體，是機(jī)電設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的重要接口，它為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)采用微電子技術(shù)創(chuàng)造了條件，成為發(fā)揮計(jì)算機(jī)作用的保證和基礎(chǔ)。電力電子技術(shù)高頻化和變頻技術(shù)的發(fā)展，將使機(jī)電設(shè)備突破工頻傳統(tǒng)，向高頻化方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)最佳工作效率，將使機(jī)電設(shè)備的體積減小幾倍、幾十倍，響應(yīng)速度達(dá)到高速化，并能適應(yīng)任何基準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無(wú)噪音且具有全新的功能和用途。電力電子智能化的進(jìn)展，在一定程度上將信息處理與功率處理合一，使微電子技術(shù)與電力電子技