降压直流斩波电路

电力电子技术课程设计题目：降压直流斩波电路

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摘要

直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。直接直流电变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。

直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。

关键字：直流斩波，降压斩波

第1章电路总体设计方案

1.1 设计课题任务

设计一个直流降压斩波电路。

1.2 功能要求说明

将24V直流电压降压输出并且平均电压可调，围为0-24V。

1.3 设计总体方案和设计原理

降压斩波电路的原理图以及工作波形如图1.1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT。为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。

图1.1 降压斩波电路原理图

如图1.2中V 的栅极电压u GE 波形所示，在t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o =E ，负载电流i o 按指数上升。

当t=t 1时刻，控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o 近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常是串联的电感L 值较大。

至一个周期T 结束，在驱动V 导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平均值为

E E T

E U α==+=on off on on t t t t o 式1.1 式中，t on 为V 处于通态的时间；t off 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比。

由式1.1可知，输出到负载的电压平均值U o 最大为E ，减小占空比α，U o 随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck 变换器。

负载电流平均值为

R

E U I m o o -=

图1.2 降压斩波电路的工作波形

第2章电路的设计

2.1 IGBT驱动电路的设计

IGBT的驱动是矩形波，所以我选择了由比较器LM358产生矩形波。

图2.1 LM358的引脚图

LM358简介：LM358 部包括有两个独立的、高增益、部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

描述：运放类型:低功率

放大器数目:2

针脚数:8

工作温度围:0°C to -70°C

封装类型:SOIC

-3dB带宽增益乘积:1.1MHz

变化斜率:0.6V/μs

器件标号:358

电源电压最大:32V

电源电压最小:3V

安装器件:表面安装

图2.2 比较器产生方波电路图

其中2、3口是输入口4、6接直流电源电压1为输出口。

第3章电路各元件的参数设定及元件型号选择