電力電子-降壓斬波電路設(shè)計(jì)

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1、降壓斬波電路設(shè)計(jì)電力電子課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：降壓斬波電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：蔣文鋒學(xué)號(hào)：201206010216院（系）：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：康家玉2014年12月20日18降壓斬波電路設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)背景2二設(shè)計(jì)要求與方案22.1設(shè)計(jì)要求22.2方案確定3三主電路設(shè)計(jì)43.1主電路方案43.2工作原理43.3參數(shù)分析6四控制電路設(shè)計(jì)74.1控制電路方案選擇74.2工作原理84.3控制芯片介紹9五驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)115.1驅(qū)動(dòng)電路方案選擇115.2工作原理12六保護(hù)電路設(shè)計(jì)136.1過(guò)壓保護(hù)電路136.2過(guò)流保護(hù)電路14七設(shè)計(jì)總圖15八元器件清單16九設(shè)計(jì)反思17十參考文

2、獻(xiàn)1818降壓斬波電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)背景隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來(lái)越多。電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源向輕，薄，小和高效率方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源因其體積小，重量輕和效率高的優(yōu)點(diǎn)而在各種電子信息設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。伴隨著人們對(duì)開(kāi)關(guān)電源的進(jìn)一步升級(jí)，低電壓，大電流和高效率的開(kāi)關(guān)電源成為研究趨勢(shì)。開(kāi)關(guān)電源分為AC/DC和DC/DC，其中DC/DC變換已實(shí)現(xiàn)模塊化，其設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)工藝已相對(duì)成熟和標(biāo)準(zhǔn)化。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波電路主要用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。IGBT

3、降壓斬波電路就是直流斬波中最基本的一種電路，是用IGBT作為全控型器件的降壓斬波電路，用于直流到直流的降壓變換。IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有MOSFET易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十千赫茲頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。所以用IGBT作為全控型器件的降壓斬波電路就有了IGBT易驅(qū)動(dòng)，電壓、電流容量大的優(yōu)點(diǎn)。IGBT降壓斬波電路由于易驅(qū)動(dòng)，電壓、電流容量大在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中有廣闊的發(fā)展前景，也由于開(kāi)關(guān)電源向低電壓，大電流和高效率發(fā)展的趨勢(shì)，促進(jìn)了IGBT降壓

4、斬波電路的發(fā)展。二設(shè)計(jì)要求與方案2.1設(shè)計(jì)要求2.1.1課程設(shè)計(jì)目的1熟悉直流斬波電路中的降壓斬波電路（BuckChopper）和升壓斬波電路(BoostChopper)的工作原理。2掌握這兩種基本斬波電路的工作狀態(tài)和波形情況。3了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成芯片。4培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用Internet檢索需要的文獻(xiàn)資料。5培養(yǎng)綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。18降壓斬波電路設(shè)計(jì)6、培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力。7提高課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)水平2.1.2課程設(shè)計(jì)要求降壓斬波電路設(shè)計(jì)要求：1、輸入直流電壓：Ud=100V2、開(kāi)關(guān)頻率40KHz3、輸出電壓范圍5

5、0V~80V4、輸出電壓紋波：小于1%5、最大輸出電流：5A6、具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流：6A7、具有穩(wěn)壓功能8、效率不低于70%2.2方案確定電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路，驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，當(dāng)控制電路所產(chǎn)生的控制信號(hào)能夠足以驅(qū)動(dòng)電力電子開(kāi)關(guān)時(shí)就無(wú)需驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，設(shè)計(jì)出降壓斬波電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。18降壓斬波電路設(shè)計(jì)圖1降壓斬波電路結(jié)構(gòu)

6、框圖在圖1結(jié)構(gòu)框圖中，控制電路是用來(lái)產(chǎn)生降壓斬波電路的控制信號(hào)，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)傳到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在開(kāi)關(guān)控制端，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)控制降壓斬波電路的主電路工作?？刂齐娐分械谋Ｗo(hù)電路是用來(lái)保護(hù)電路的，防止電路產(chǎn)生過(guò)電流現(xiàn)象損害電路設(shè)備。三主電路設(shè)計(jì)3.1主電路方案根據(jù)所選課題設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)降壓斬波電路，可運(yùn)用電力電子開(kāi)關(guān)來(lái)控制電路的通斷即改變占空比，從而獲得我們所想要的電壓。這就可以根據(jù)所學(xué)的buck降壓電路作為主電路，這個(gè)方案是較為簡(jiǎn)單的方案，直接進(jìn)行直直變換簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。而另一種方案是先把直流變交流降壓，再把交流變直流，這種方

7、案把本該簡(jiǎn)單的電路復(fù)雜化，不可取。至于開(kāi)關(guān)的選擇，選用比較熟悉的全控型的IGBT管，而不選半控型的晶閘管，因?yàn)镮GBT控制較為簡(jiǎn)單，且它既具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，又用通態(tài)壓降小、耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)。3.2工作原理根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，直流降壓斬波主電路如圖2所示：18降壓斬波電路設(shè)計(jì)圖2主電路圖直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件IGBT控制導(dǎo)通。用控制電路和驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制IGB