电力电子课程设计直流斩波电路优秀设计

课程设计报告课题名称：直流斩波电路的设计

电力电子技术课程设计任务书

系：电气与信息工程系年级：专业：自动化

摘要

直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）。本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的升压斩波电路和降压斩波电路，设计分为Multisim仿真和Protel两大部分构成。Multisim主要是仿真分析，借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完成。

SG3525；PWM：直流斩波；关键字

目录

1 直流斩波主电路的设计 (1)

1.1

直流斩波电路原理 (1)

1.1.1 直流降压斩波电路 (1)

直流升压斩波电路1.2.2 (2)

主电路的设计1.2 (3)

1.2.1 直流降压斩波电路 (3)

直流降压斩波电路参数计数1.2.2 (3)

直流升压斩波电路1.2.3 (4)

直流升压斩波参数计算1.2.4 (4)

2 触发电路设计 (5)

2.1

控制及驱动电路设计 (5)

2.1.1 PWM控制芯片SG3525简介 (5)

SG3525内部结构及工作特性......................................................... 5 2.1.2

触发电路........................................................................................... 62.1.3

2.2 系统总电路图 (7)

3 电路仿真 (8)

3.1

触发电路的仿真 (8)

3.1.1 Multisim仿真电路的建立 (8)

触发电路的仿真结果及分析........................................................... 3.1.2

9

3.2 直流降压斩波电路的仿真及分析 (10)

3.2.1 Multisim仿真电路的建立 (10)

3.2.2 直流降压斩波电路仿真结果及分析 (10)

3.3 升压斩波电路仿真 (11)

3.3.1 Multisim仿真电路的建立 (11)

3.3.2 直流升压斩波电路仿真结果及分析 (12)

4 总结与体会 (13)

参考文献 (14)

1 直流斩波主电路的设计

1.1直流斩波电路原理

1.1.1直流降压斩波电路

直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其

1-1 所示。原理电路如图V导通时，在开关器件V L向负载供电，在有电流经电感L释放储能，维持负关断时，电感VD形载电流，电流经负载和二极管直流降压斩波电路原理图1-1 图的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。V成回路。调节开关器件负载侧输出电压的平均值为：

tt?onon E?EU?E?）（1-1o Ttt?offon

为导通时间，为占空比。为V开关周期,式中T t on(Buck 变换器随之减小——降压斩波电路。也称为Buck最大为E，减小a，UoUo Converter)。负载电流平均值为：UE?I m0?）1-2（R0 uo电流断续时，平均值会被抬高，一般不希望出现。: 根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式t PWM(Pulse Width ，称为l）保持开关周期T不变，调节开关导通时间（on或脉冲调宽型。Madula-tion)t不变，改变开关周期T,称为频率调制或调频型。2（）保持开关导通时间on t和T都可调，使占空比改变，称为混合型。）（3on

1

1.2.2 直流升压斩波电路

直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1-2所示。

导通时，电流在电路中V 形成回路，和V经升压电感由EL 关断时，电储能；当V电感L 感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧直流升压斩波电路原理图图1-2

导通是，电容的放电回路。调节V得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出开关器件V 电压的平均值为:

Ttt?offon E??EU）（1-3o tt offoff

升压斩波电路之所以能使开关周期,为导通时间，为关断时间。式中T为V tt ott on

储能之后具有使电压泵升的作一是L:输出电压高于电源电压，关键有两个原因处于通态期间因可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V用，二是电容C 在此阶段值不可能为无穷大，的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C电容C。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，其向负载放电，U 不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。

2

1.2主电路的设计

1.2.1直流降压斩波电路

所示。直流降压斩波主电路图如图1-3

1-3 直流降压斩波主电路图直流降压斩波电路参数计数1.2.2R=10E=200V，负载电阻设计降压斩波电路中，直流降压变压器电源电压t根据判断电流断续的条件：，试选L=2mH,T=50μSΩ。=25μS,on??e1??m）（1-4?e1?TL??????0.050.0002=0.1，，==?R??e1? 0.487>=）（1-5 m ?e1?所有所选L符合要求，电流不断续。全控型器件选择Silicon N Channel MOS FET 2SK307L，其主要参数如下：

f=1MHz 关断频率：t）（1-6

=60ns )(ond t）1-7

（=550ns )(offd I）（1-8 =75A D V V40?）1-9

（SD V V20?）1-10（GSS 3

2SK307的参数符合设计要求。

理论计算降压后输出结果：

tU on E?100?V（1-11）

T o UI o?10?A（1-12）

R o1.2.3直流升压斩波电路

直流升压斩波电路主电路图如图1-4所示。