升壓,降壓,升降壓斬波電路課程設(shè)計(jì)

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1、題目：MOSFET升降壓斬波電路設(shè)計(jì)一．課程設(shè)計(jì)的目的1.電力電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)是《電力電子技術(shù)》課程的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。它與理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相配合，可使我們在理論聯(lián)系實(shí)際，綜合分析，理論計(jì)算，歸納整理和實(shí)驗(yàn)研究方面得到綜合訓(xùn)練和提高，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。2.加深理解電力電子技術(shù)的課程內(nèi)容，建立正確的設(shè)計(jì)思想，熟悉工程設(shè)計(jì)的順序和方法，提高正確使用技術(shù)資料，標(biāo)準(zhǔn)，手冊等的獨(dú)立工作能力。3.為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二．設(shè)計(jì)的技術(shù)數(shù)據(jù)及要求1、交流電源：單相220V；2、前級整流輸出輸電壓：

2、Ud=50V～80V；3、輸出功率：300W；4、開關(guān)頻率5KHz；5、占空比10%~90%；6、輸出電壓脈率：小于10%。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求一．方案的論證及方案的選擇；1.方案一：升降壓斬波電路圖原理圖：升降壓斬波電路的輸出電壓平均值可以大于或小于輸入直流電壓值，這種電源具有一個(gè)相對于輸入電壓公共端為負(fù)極性的輸出電壓。升降壓電路可以靈活的改變電壓的高低，還可以改變電壓的極性，因此常用于電池供電設(shè)備中產(chǎn)生負(fù)電源的設(shè)備和各種開關(guān)穩(wěn)壓器。其原理圖即為降壓與升壓斬波電路串聯(lián)而成的。一．MOSFET降壓斬波電路圖如下：圖中L、

3、R?為負(fù)載電機(jī)的等效電路，負(fù)載電壓的平均值為?，因此稱為降壓斬波電路。若負(fù)載中L?值較少，或ton?較小，或E?較小，則在可控器件V?關(guān)斷后，到了t2?時(shí)刻，負(fù)載電流已衰減至零會出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。下圖中表明了電流連續(xù)和斷續(xù)時(shí)的波形情況。?二．MOSFET降壓斬波電路圖如下：假設(shè)L值、C值很大MOSFET導(dǎo)通時(shí)，E向L充電，充電電流恒為I1，同時(shí)C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設(shè)V通的時(shí)間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1tonMOSFET關(guān)斷時(shí)，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。

4、設(shè)V斷的時(shí)間為toff，則此期間電感L釋放能量為??穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等?????????????????????????（3-20）化簡得：?????????????????????????（3-21）?，輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路。三．將升壓斬波和降壓斬波電路串聯(lián)接成升降壓斬波電路電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路及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，通過驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電路電子器

5、件的導(dǎo)通或者關(guān)斷，來完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。?根據(jù)MOSFET升降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)主電路、驅(qū)動(dòng)控制電路。其結(jié)構(gòu)框圖如下（1）整流電路設(shè)計(jì)整流電路尤其是單相橋式可控整流電路是電力電子技術(shù)中最為重要，也是應(yīng)用最為廣泛的電路。不僅應(yīng)用于工業(yè)，也廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸，電力系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，能源系統(tǒng)等其他領(lǐng)域。本實(shí)驗(yàn)裝置采用單相橋式全控整流電路（所接負(fù)載為純電阻負(fù)載）。單相橋式整流電路在單項(xiàng)橋式全控整流電路中，晶閘管VT1和VT4組成一對橋臂，VT2和VT3組成另一對橋臂。在u2正半周（即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位），若4個(gè)晶閘管均

6、不導(dǎo)通，負(fù)載電流id為零，ud也為零，VT1、VT4串聯(lián)承受電壓u2，設(shè)VT1和VT4的漏電阻相等，則各承受u2的一半。若在觸發(fā)角α處給VT1和VT4加觸發(fā)脈沖，VT1、VT4即導(dǎo)通，電流從a端經(jīng)VT1、R、VT4流回電源b端。當(dāng)u2為零時(shí)，流經(jīng)晶閘管的電流也降到零，VT1和VT4關(guān)斷。在u2負(fù)半周，仍在觸發(fā)延遲角α處觸發(fā)VT2和VT3（VT2和VT3的α=0處為ωt=π），VT2和VT3導(dǎo)通，電流從電源的b端流出，經(jīng)VT3、R、VT2流回電源a端。到u2過零時(shí)，電流又降為零，VT2和VT3關(guān)斷。此后又是VT1和VT4

7、導(dǎo)通。如此循環(huán)工作下去。晶閘管承受的最大正向電壓和反向電壓分別為U2和U2。整流電壓平均值為：向負(fù)載輸出的直流電流平均值為：流過晶閘管的電流平均值為：題目中要求前級整流輸出電壓限制在50V~100V之間，輸入電壓U1為220V，則輸入電壓U2最大為，變壓器匝數(shù)比N1:N2=整流電路波形圖（1）控制驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)SG3525是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制芯片，它簡單可靠及使用方便靈活，輸出驅(qū)動(dòng)為推拉輸出形式，增加了驅(qū)動(dòng)功能；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)控制電路、PWM鎖存器，有過流保護(hù)功能，頻率可

8、調(diào)，同時(shí)能限制最大占空比。其特點(diǎn)如下：（1）工作電壓范圍寬：8—35V。（2）5.1（11.0%）V微調(diào)基準(zhǔn)電源。（3）振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz—400KHz.（4）具有振蕩器外部同步功能。（5）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。（6）內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。（7）具有輸入欠電壓鎖定功能。（8）具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。（9）逐個(gè)脈沖關(guān)斷。（1