降壓直流斬波電路

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1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：降壓直流斬波電路院（系）：專業(yè)班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：起止時(shí)間：17摘要直流-直流變流電路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，包括直接直流電變流電路和間接直流電變流電路。直接直流電變流電路也稱斬波電路，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，一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。間接直流變流電路是在直流變流電路中增加了交流環(huán)節(jié)，在交流環(huán)節(jié)中通常采用變壓器實(shí)現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱帶隔離的直流-直流變流電路或直-交-直電路。直流斬波電路的種類有很多，包括六種基本斬波電路：降壓斬波電路，升壓

2、斬波電路，升降壓斬波電路,Cuk斬波電路，Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，利用不同的斬波電路的組合可以構(gòu)成符合斬波電路，如電流可逆斬波電路，橋式可逆斬波電路等。利用相同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路進(jìn)行組合，可構(gòu)成多相多重?cái)夭娐?。關(guān)鍵字：直流斬波，降壓斬波第1章電路總體設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)課題任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)直流降壓斬波電路。1.2功能要求說明將24V直流電壓降壓輸出并且平均電壓可調(diào)，范圍為0-24V。1.3設(shè)計(jì)總體方案和設(shè)計(jì)原理降壓斬波電路的原理圖以及工作波形如圖1.1所示。該電路使用一個(gè)全控型器件V，圖中為IGBT。為在V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。斬波電路主要用

3、于電子電路的供電電源，也可拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等。17圖1.1降壓斬波電路原理圖如圖1.2中V的柵極電壓uGE波形所示，在t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)上升。當(dāng)t=t1時(shí)刻，控制V關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，通常是串聯(lián)的電感L值較大。至一個(gè)周期T結(jié)束，在驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)工作處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等，如圖1.2所示。負(fù)載電壓平均值為式1.1式中，ton為V處于通態(tài)的時(shí)間；toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通

4、占空比。由式1.1可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值Uo最大為E，減小占空比，Uo隨之減小。因此將該電路稱為降壓斬波電路。也稱buck變換器。負(fù)載電流平均值為17圖1.2降壓斬波電路的工作波形第2章電路的設(shè)計(jì)2.1IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)IGBT的驅(qū)動(dòng)是矩形波，所以我選擇了由比較器LM358產(chǎn)生矩形波。17圖2.1LM358的引腳圖LM358簡(jiǎn)介：LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放

5、大器的場(chǎng)合。描述：運(yùn)放類型:低功率放大器數(shù)目:2針腳數(shù):8工作溫度范圍:0°Cto-70°C封裝類型:SOIC-3dB帶寬增益乘積:1.1MHz變化斜率:0.6V/μs器件標(biāo)號(hào):358電源電壓最大:32V電源電壓最小:3V安裝器件:表面安裝17圖2.2比較器產(chǎn)生方波電路圖其中2、3口是輸入口4、6接直流電源電壓1為輸出口。第3章電路各元件的參數(shù)設(shè)定及元件型號(hào)選擇173.1各元件的參數(shù)設(shè)定1.IGBT的參數(shù)設(shè)定圖3.1IGBT的簡(jiǎn)化等效電路以及電氣圖形符號(hào)術(shù)語符號(hào)定義及說明（測(cè)定條件參改說明書）集電極、發(fā)射極間電壓VCES柵極、發(fā)射極間短路時(shí)的集電極，發(fā)射極間的最大電壓柵極發(fā)極間電壓V

6、GES集電極、發(fā)射極間短路時(shí)的柵極，發(fā)射極間最大電壓集電極電流IC集電極所允許的最大直流電流耗散功率PC單個(gè)IGBT所允許的最大耗散功率結(jié)溫Tj元件連續(xù)工作時(shí)芯片溫廈關(guān)斷電流ICES柵極、發(fā)射極間短路，在集電極、發(fā)射極間加上指定的電壓時(shí)的集電極電流。表3.1IGBT模塊的術(shù)語及其說明圖3.2降壓斬波電路電路圖17圖3.3降壓斬波總電路圖由圖3.2所示此次設(shè)計(jì)的電源電壓為220V，當(dāng)二極管VD導(dǎo)通時(shí)V的C和E兩端承受的電壓為電源電壓，因此UCE=220V。圖3.4IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性UGE(th)隨溫度的升高略有下降，溫度每升高1°C，其值下降5mV左右。在+25°C時(shí)，UGE

7、(th)的值一般為2-6V。參考電力電子技術(shù)課本可得：式3.1式3.2式中，；；。若取為10，則：172.續(xù)流二極管VD的參數(shù)設(shè)定VD所承受的最大反向電壓是當(dāng)IGBT導(dǎo)通是的電源電壓100V。所承受的最大電流是當(dāng)IGBT關(guān)斷瞬間電感L作用在VD上的電流，此電流為。3.電感的參數(shù)設(shè)定由于電感L要盡量大一些否則會(huì)出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況，所以選擇L的值為1。3.2元件型號(hào)選擇考慮其安全裕度則IGBT的額定電壓可以為2-3倍峰值電壓，所以額定電壓可為440-660