電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--mosfet降壓斬波電路設(shè)計(jì)（純電阻負(fù)載）

《電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--mosfet降壓斬波電路設(shè)計(jì)（純電阻負(fù)載）》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級(jí)電氣1203班學(xué)號(hào)姓名設(shè)計(jì)時(shí)間2014年12月10日指導(dǎo)教師2014年12月10日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目:MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)（純電阻負(fù)載）初始條件：1、輸入直流電壓：Ud=100V2、輸出功率：300W3、開關(guān)頻率5KHz4、占空比10%~90%5、輸出電壓脈率：小于10%要求完成的主要任務(wù):（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1、根據(jù)課程設(shè)計(jì)題目，收集相關(guān)資料、設(shè)計(jì)主電路、控制電路；2、用MATLAB/Simulink對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真；3、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告——畫出主電路、控制電路原理圖，說明主電路的工

2、作原理、選擇元器件參數(shù)，說明控制電路的工作原理、繪出主電路典型波形，繪出觸發(fā)信號(hào)（驅(qū)動(dòng)信號(hào)）波形，并給出仿真波形，說明仿真過程中遇到的問題和解決問題的方法，附參考資料。目錄一.設(shè)計(jì)要求與方案11.1設(shè)計(jì)要求11.2設(shè)計(jì)方案1二.降壓斬波電路設(shè)計(jì)方案22.1降壓斬波電路原理圖22.2降壓斬波電路工作原理圖2三.控制電路33.1工作原理43.2控制芯片介紹5四.MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)64.1驅(qū)動(dòng)電路方案選擇64.2驅(qū)動(dòng)電路原理7五.電路各元件的參數(shù)設(shè)定85.1MOSFET簡介85.2功率MOSFET的結(jié)構(gòu)85.3功率MOSFET的工作原理95.4各元件參數(shù)計(jì)算9六.保護(hù)電路106.1主電路器件

3、保護(hù)106.2負(fù)載過壓保護(hù)11七．仿真電路及其仿真結(jié)果117.1仿真結(jié)果分析15八．總結(jié)16九．參考文獻(xiàn)18MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)要求與方案1.1設(shè)計(jì)要求①利用MOSFET設(shè)計(jì)一個(gè)降壓斬波電路。②輸入直流電壓=100V，輸出功率P=300W。③開關(guān)頻率為5KHz，占空比10%到90%。④輸出電壓脈率小于10%。1.2設(shè)計(jì)方案電力電子器件在實(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(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路去控制主電路中電路電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷，來完成整個(gè)系統(tǒng)的功能。控制電路根據(jù)MO

4、SFET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)電路。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。驅(qū)動(dòng)電路主電路圖1電路結(jié)構(gòu)圖在圖1結(jié)構(gòu)框圖中，控制電路用來產(chǎn)生MOSFET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MOSFET控制端與公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)。通過控制MOSFET的開通和關(guān)斷來控制MOSFET降壓斬波電路工作?？刂齐娐分斜Ｗo(hù)電路是用來保護(hù)電路，防止電路產(chǎn)生過電流、過電壓現(xiàn)象而損壞電路設(shè)備。18二.降壓斬波電路設(shè)計(jì)方案2.1降壓斬波電路原理圖降壓斬波電路的原理圖以及工作波形如圖2所示。該電路使用一個(gè)全控型器件V，也可使用其他器件，若采用晶閘管

5、，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。圖中為MOSFET。為在MOSFET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，后兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢，如圖中U0(t)所示。若負(fù)載中無反電動(dòng)勢時(shí)，只需令U0(t)=0，以下的分析及表達(dá)式均可適用。圖2降壓斬波電路原理圖2.2降壓斬波電路工作原理圖直流降壓斬波電路使用一個(gè)全控型的電壓驅(qū)動(dòng)器件MOSFET，在t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電，負(fù)載電壓U0=E，負(fù)載電流i0按指數(shù)曲線上升。當(dāng)t=t1時(shí)，控制MOSFET關(guān)斷負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓U0近似為零

6、，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，通常使串聯(lián)的電感L值較大。電路工作時(shí)的波形圖如圖3所示。18圖3降壓斬波電路的工作波形至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)MOSFET導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)電路工作處于穩(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3所示。負(fù)載電壓平均值為（2.1）（2.2）負(fù)載電流平均值為式中，ton為MOSFET處于通態(tài)的時(shí)間；toff為MOSFET處于斷態(tài)的時(shí)間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比。由式（1.1）可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值U0最大為U，減小占空比，U0隨之減小。因此將該電路稱為降壓斬波電路。也稱buck變換器。根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)試的方式

7、不同，可分為三種工作方式：1)保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)T，稱為頻率調(diào)制工作方式；2)保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，稱為脈沖寬調(diào)制工作方式；3)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和開關(guān)周期T都可調(diào)，稱為混合型。三.控制電路控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過對(duì)占空比的調(diào)節(jié)達(dá)到控制輸出電壓大小的目的。斬波電路有三種控制方式：1.保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton，稱為脈沖