直流斬波電路設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、電力電子課程設(shè)計(jì)說明書DC/DC變換器的設(shè)計(jì)系、部：電氣與信息工程系學(xué)生姓名：柳一文指導(dǎo)教師：桂友超專業(yè)：自動化班級：0803班完成時(shí)間：2012年6月13日13前言直流斬波電路（DCChopper）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，也稱為直接直流-直流變換器（DC/DCConverter）。直流斬波電路一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姷那闆r，不包括直流-交流-直流的情況。習(xí)慣上，DC-DC變換器包括以上兩種情況。直流斬波電路的種類較多，包括6種基本斬波電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路，Cuk斬波電路，Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，其中前

2、兩種是最基本的電路。一方面，這兩種電路應(yīng)用最為廣泛，另一方面，理解了這兩種電路可為理解其他的電路打下基礎(chǔ)。利用不同的基本斬波電路進(jìn)行組合，可構(gòu)成復(fù)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?。直流斬波電路廣泛應(yīng)用于直流傳動和開關(guān)電源領(lǐng)域，是電力電子領(lǐng)域的熱點(diǎn)。全控型器件選擇絕緣柵雙極晶體管（IGBT）綜合了GTR和電力MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性。目前已取代了原來GTR和一部分電力MOSFET的市場，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，成為中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。所以，此課程設(shè)計(jì)選題為：設(shè)計(jì)使用全控型器件為IGBT的降壓

3、斬波電路。主要討論電源電路、降壓斬波主電路、控制電路、驅(qū)動電路和保護(hù)電路的原理與設(shè)計(jì)。13目錄1設(shè)計(jì)要求與方案…………………………………………………………………32直流電源設(shè)計(jì)……………………………………………………………………32.1設(shè)計(jì)原理…………………………………………………………………32.2參數(shù)計(jì)算……………………………………………………………………43降壓斬波主電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………53.1BUCK電路工作原理………………………………………………………53.2主電路參數(shù)分析……………………………………………………………64控制電路原理與設(shè)計(jì)

4、……………………………………………………………64.1控制電路方案選擇…………………………………………………………74.2控制電路工作原理…………………………………………………………85驅(qū)動電路原理與設(shè)計(jì)……………………………………………………………85.1驅(qū)動電路方案選擇…………………………………………………………85.2驅(qū)動電路分析設(shè)計(jì)…………………………………………………………86保護(hù)電路原理與設(shè)計(jì)……………………………………………………………96.1過電壓保護(hù)…………………………………………………………………96.2過電流保護(hù)………………………………………………………………

5、…11設(shè)計(jì)心得……………………………………………………………………………12參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………12致謝………………………………………………………………………………12附錄………………………………………………………………………………13131.設(shè)計(jì)要求與方案設(shè)計(jì)要求是輸出電壓Uo=50V-200V可調(diào)的DC/DC變換器，這里為降壓斬波電路。由于這些電路中都需要直流電源，所以這部分由以前所學(xué)模擬電路知識可以由整流器解決。IGBT的通斷用PWM控制，用PWM方式來控制IGBT的通斷需要使用脈寬調(diào)制器SG3525來產(chǎn)生PWM控制信號。降壓斬波

6、主電路原理圖如圖1.1所示：圖1.1降壓斬波主電路的原理圖2.直流電源設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理小功率直流電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路三個(gè)部分組成，其原理框圖如圖2.1所示，其各電壓波形如圖2.2所示：圖2.1直流電源原理框圖13圖2.2直流電源波形圖電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓變換為整流電路所需要的交流電壓。電源變壓器的效率為：，其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表2.1所示：表2.1小型變壓器效率因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。在直流電源中一般用四個(gè)二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓變換成

7、脈動的直流電壓。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動直流電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。與交流電壓的有效值的關(guān)系為：；在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：；流過每只二極管的平均電流為：2.12.2參數(shù)計(jì)算根據(jù)濾波電路的輸出電壓UI，確定電源變壓器副邊電壓的有效值；根據(jù)濾波電路的最大輸出電流，確定流過電源變壓器副邊的電流和電源變壓器副邊的功率；根據(jù)，從表2.1查出變壓器的效率η，從而確定電源變壓器原邊的功率。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇電