降壓斬波電路分析

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1、一概述1.1直流斬波電路的分類直流斬波電路的種類較多，基本斬波電路包括：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路。1.2直流斬波電路的運用領(lǐng)域直流斬波電源廣泛運用于各種電了設(shè)備的直流電源（開關(guān)電源），也可拖動直流電動機或帶蓄電池的負載。具體運用如地鐵機車。1.3直流斬波電路的發(fā)展前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)域越來越廣泛,電子設(shè)備的種類也越來越多。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，開關(guān)電源因其體積小，重量輕和高效率的優(yōu)點而在各種電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。直流斬波電路作為開關(guān)電源中的一種，它的變換

2、已實現(xiàn)模塊化，其設(shè)計技術(shù)和生產(chǎn)工藝已相對成熟和標準化。直流斬波電路變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱DC/DC變換。直流斬波電路是電力電子技術(shù)領(lǐng)域的一個熱點，以其中的IGBT降壓斬波電路為例，它由于易驅(qū)動，電壓,電流容量大等優(yōu)點，在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中有廣闊的發(fā)展前景，也是由于開關(guān)電源向低電壓，大電流和高效率的發(fā)展趨勢，也促進了IGBT斬波屯路的發(fā)展。本此課程設(shè)計是以直流斬波電路中一種最基本，常見的直流降壓斬波電路作為研究分析對象二降壓斬波電路的設(shè)計思路2.1設(shè)計思路直流斬波電路總共分為三個部分電路摸塊。分別為主電路模塊，控

3、制電路模塊和驅(qū)動電路模塊。主電路模塊：由全控型TGBT的開通與關(guān)斷的時間占空比來決定輸出電壓U。的大小?？刂齐娐纺K：用SG3525來控制IGBT的開通與關(guān)斷。驅(qū)動電路模塊：用來驅(qū)動IGBTo2.2原理框圖根據(jù)降壓斬波電路設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計主電路、控制電路、驅(qū)動電路，設(shè)計出降壓斬波電路的原理框圖如下圖所示。門極發(fā)射極ZP集電極CO)IGBT結(jié)構(gòu)圖三直流降壓斬波電路的設(shè)計與仿真3.1主電路模塊的設(shè)計直流降壓斬波電路由直流電源，全控型器件IGBT,電感線圈，續(xù)流二極管以及負載組成。具體電路圖如下主電路的原理圖U13.2主電路的工作原理主電路有兩種

4、工作狀態(tài)，即IGBT導(dǎo)通和截止狀態(tài)a.V導(dǎo)通，此時電源經(jīng)電感線圈向負載供電，同時，電感線圈貯存能量。等效電路圖/YYYA—?R丄c??[?ui~r...UUd=uL(t)+uR(t)UL^)=Ud_Ur?b?V截止，此時，電源脫離電路，電感線圈向負載供電，釋放貯存的能量。等效電路L::???丫??::::::::::::::::::::.::nr:::皿)+譏)=o譏)=-譏)電容C：屬于斬波電路本身，不屬于負載。V導(dǎo)通時充電，V截止時放屯，從而使負載兩端電壓保持平穩(wěn)。3.3主電路圖的仿真主電路的仿真圖其中直流電源的參數(shù)設(shè)置為100V,PW

5、M周期設(shè)置為0.OOOlSopowerguiVoltageMeasurement!當PWM的占空比取的是滬50%,當一個周期T結(jié)束后，負載電壓的理論平均值仏=—%—耳=如〃］=6U=50/,經(jīng)過相關(guān)參數(shù)的調(diào)%+toffT試，實際〃。=49.79,此時設(shè)計的最佳參數(shù)為：L=400e-5H,R二3.8歐,C=3e—5Fo輸出負載電壓波形圖為:當PWM的占空比取的是a二25%,當一個周期T結(jié)束后，負載電壓的理論平均值仏=—如—U、二如〃］=dL=25^,經(jīng)過相關(guān)參數(shù)的調(diào)ton+toff丁試，實際久=24.12,此時設(shè)計的最佳參數(shù)為：L二500

6、e-5H,R二15歐,C=4e-5Fo輸出負載端電壓波形圖為：當PWM的占空比取的是a二75%,當一個周期T結(jié)朿后，負載電壓的理論平均值〃。=—%—U、==db=75K,經(jīng)過相關(guān)參數(shù)的調(diào)試，實際仏=75.14,此時設(shè)計的最佳參數(shù)為：L=250c-5H,R二8歐，C=2.8e-5Fo輸出負載端電壓波形圖為:3.4主電路設(shè)計圖控制電路的設(shè)計4.1方案的選擇對于控制電路的設(shè)計其實可以有很多種方法，可以通過一些數(shù)字運算芯片如單片機、CPLD等等來輸01PWM波，也可以通過特定的PWM發(fā)生芯片來控制。因為設(shè)計課題要求，所以選用一般的SG3525作為

7、PWM發(fā)生芯片來進行連續(xù)控制。SG3525其原理圖如圖4.135：@4.13SG3525內(nèi)部框圖I.lnv.input（引腳小誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號。在開環(huán)系統(tǒng)屮，該端與補償信號輸入端（引腳9）相連，可構(gòu)成跟隨器。2.Noninv.input（引腳2）：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)屮，該端接給定信號。根據(jù)需耍，在該端與補償信號輸入端（引腳9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。3.Sync（引腳3）：振蕩器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實現(xiàn)與外電路

8、同步。4.0SC.0utput（引腳4）：振蕩器輸出端。5.CT（引腳5）：振蕩器定時電容接入端。6.RT（引腳6）：振蕩器定時電阻接入端。7.Discharge（引腳7）：振蕩