I G B T升降压斩波电路设
计
Written by Peter at 2021 in January
电力电子技术课程设计报告课题名称IGBT升降压斩波电路设计
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完成日期：2015年1月13日
摘要
直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器，诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点，可以在一个电路中同时实现升压和降压，简化了电路结构。而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利，因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛，对其做研究有很好的使用意义。
本文首先比较了两种具有升降压功能的DC／DC变换电路，具体地分析了两种DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC 变换器控制系统的原理和实现，通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真，最后给出了测试结果。
关键词：直流斩波；升降压； IGBT；全控型
目录
1 设计任务要求设计任务
IGBT升降压斩波电路设计（纯电阻负载）
设计条件：（1）输入直流电压，Ud=50V；
（2）输出功率：300W
（3）开关频率5KHZ
（4）占空比10%-50%
(5) 输出电压脉率：小于10%
设计要求
1，分析题目要求，提出2-3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制结构方案；
2，设计主电路原理图，触发电路原理图，并设置必要的保护电路；
3，参数计算，选择主电路及保护电路元件参数
4，利用仿真软件MATLAB等进行电路优化；
5，最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。
2方案选择
方案一
该DC／DC变换器为前后级串联结构，前级是由1T、3T、1D、2D、L、C、1R、2R构成降压变换电路，后级是由2T、2D、L、C构成升压变换电路，其中2D、L、C均出现在前、后级变电路中。采用PWM 方式控制两个主开关管3T、2T存在一定的困难，因为它们的控制端不共地。为了实现两路控制信号共地，也只能选用功率晶体管。为此增加辅助开关管1T，且3T由NPN型改为PNP型，显然1T、2T是共地的，1T、3T是同步开关的，这就实现了两路控制信号的共地。这样，原本通过控制3T、2T来控制电路的工作状态，现在是通过1T、2T来控制，1T称为降压斩波辅助开关，2T称为升压斩波主开关、3T称为降压斩波电路。其电路图如图所示:
图2-1原理图
方案二
该变换器的结构是运用了全控型器件IGBT，其工作原理是：当V导通时，电源E 经V向L供电使其贮能，此时电流为i1 ，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。V 关断时，L的能量向负载释放，电流为i2 ，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。电路图如图。（加书上原理图）
图2-2原理图
方案比较：
方案一虽然实现了升降压,但是利用开关控制升降压的变换，而在方案二中直接采用全控型器件IGBT，利用IGBT的通断控制升降压的变换，电路比较简单，而且容易操作。因此，在设计中我们选择了方案二来实现升降压斩波控制。
3 电路设计
主电路设计
我们最终采用的主电路图是第二种方案。
图3-1 主电路
设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流i L和电容电压即负载电压u O基本为恒值。
该电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其储存能量，此时电流为i l，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。之后使得V关断，L的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压u L 对时间的积分为零，即
∫U L
dt =0T 0 （3-1） 当V 处于通态期间，u L =u d ；而当V 处于断态期间，u L =-u o 。于是:
U d t on =U d t off （3-2）
所以输出电压为：U o =t on
t off U d =t on
T?t on U d =α1?αU d （3-3）
当输出端电压恒定且电流连续时，
电感电流连续的临界条件：L c =
R 2D c (1?D c )2T s （3-4） 连续模式时的电容值： C =V o D c T s
RU o =I o D c T s U o （3-5）
其中纹波电压为U 0，周期为T s 。
负载电阻 R =P o
U O 2 （3-6）
其中 P o 为输出功率
根据设计要求，开关频率5KHZ ，则开关周期时间为。另设电压脉率为10%，作为仿真时电感电阻取值时的依据。
驱动电路设计
由于IGBT 是全控型器件，这给了我们利用“软件+驱动电路”的方法去实现对IGBT 的开通和关断。通过对PWM 信号的调制，实现对IGBT 通断的控制。
控制框图如下：
图3-2 驱动电路控制框图
在这里，我利用单片机写程序输出PWM 信号。这里的程序可以通过独立按键很好的调整占空比的大小。PWM 控制程序如附录1所示。软件流程图如下
图3-3 软件流程图
51单片机作为一款简单有很廉价的控制芯片，在这里被用来作为控制PWM信号的产生和输出，我们采用了Atmel公司生产的AT89C51单片机。其工作频率为12MHZ，我们通过定时器中断的方式来输出周期为的PWM波。
图3-4 AT89C51芯片模型
IGBT为电压驱动型器件，因而需要专用的混合集成驱动器，这里我们采用三菱公司生产的M57962驱动模块。其技术指标如下：
特点：单管大功率IGBT模块驱动器。
M57962的改进型，管脚与M57962完全兼容，缺省参数也基本相同，可以
直接代换。
可按默认值直接使用，也可根据需要调节保护盲区区时间、软关断的速
度、故障后再次启动的时间。
应用：可驱动IGBT (300A/1200V或 600A/600V) 一只
图3-5 M57962结构图
图3-6 M57962 外部接线图
考虑到单片机I/O口的输出信号电压可以达到5V，而驱动模块M57962的原端输入电压要求为5V，因此可以直接将单片机PWM输出口和M57962的信号输入端13连接。输出端5的PWM信号可以被抬升至到15V，由于IGBT的栅极-漏极开通电压为12V至18V，因此这时从M57962模块输出的信号可以控制IGBT的关断。
保护电路
缓冲电路又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、d u/d t或者过电流和d i/d t，减小器件的开关损耗。
关断缓冲电路：又称为d u/d t抑制电路，用于吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制d u/d t，减小关断损耗。
开通缓冲电路：又称为d i/d t抑制电路，用于抑制器件开通时的电流过冲和d i/d t，减小器件的开通损耗。
在无缓冲电路的情况下，d i/d t很大，关断时d u/d t很大，并出现很高的过电压。为了防止IGBT被毁坏，我们需要在IGBT上加关断缓冲电路。缓冲电阻取10kΩ，电容仿真取10000uF。
图3-7 IGBT缓冲保护
晶闸管开通时的d i/d t很大，我们需要加开通缓冲电路。晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压问题，关断时也没有较大的d u/d t，因此一般采用RC 吸收电路即可。缓冲电阻取500Ω，电容仿真取。
图3-8 二极管缓冲保护
4 仿真控制
通过之前电路方案的选择和元件值的计算，我们利用MATLAB软件建立了仿真模型。图4给出了由IGBT元件组成的升降压斩波电路仿真模型。
图4-1 由IGBT构成的Boost-Buck电路模型
负载输出电压仿真结果如下：
图4-2（a）占空比为50%时负载的波形
此时L=，C=，R=。
图4-2（b）占空比为80%时负载的波形
此时L=，C=，R= 。
图4-2（c）占空比为20%时负载的波形
此时L=，C=，R= 。
当占空比为50%时，此时电路为临界状态，理论输出电压应该为50V, 由图6（a）看出，实际输出电压在47V到53V之间波动，输出电压脉率小于10%，因此输出电压脉率处理合理范围；当占空比为80%，此时电路为升压状态，理论输出电压应该为200V，由图6（b）看出，实际输出电压在180V到200V之间波动，输出电压脉率小于10%，因此输出电压脉率处理合理范围；当占空比为20%，此时电路为降压状态，理论输出电压应该为，由图6（b）看出，实际输出电压在到之间波动，输出电压脉率小于10%，因此输出电压脉率处理合理范围。
5心得体会
此次电力电子课程设计，我的任务是绘制保护电路，驱动电路以及使用MATLAB软件中的Simulink子模块建立升降压斩波电路的仿真模型。通过仿真计算，我深刻的理解了DC/DC电路中升降压部分的精妙之处，通过仿真计算，对升降压电路的理解更上一层楼。
升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点，可以在一个电路中同时实现升压和降压，简化了电路结构。而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利，因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛。此次课程设计的实验结果很好的验证了升降压斩波电路的功能特性。
MATLAB是一款高深而有效的工具，在分析升降压斩波电路时发挥了重要作用。其功能强大，应用广泛，通过仿真取代实物，大大降低了实验成本。在这次课程设计中，利用Simulink子模块建立升降压斩波电路的仿真模型可以轻松求解所需值，通过输出波形验证了理论的正确性，同时节省了人工计算的难度和实践的成本。
这段时间很好的考验了我的学习能力。由于之前对Simulink不是很了解，因此在空闲时间就在看Simulink工具的参考资料。在仿真遇到困难时就去MATLAB论坛向前辈请教或者直接去向师兄请教，很好的锻炼了自己的能力。
参考文献
[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].机械工业出版社,2009.
[2]王晶，翁国庆. 电力系统的MATLAB-SIMULINK仿真与应用[M].西安电子科技大学出
版社,2008.
[3] 陈坚. [J]. 高等教育出版社.2002.
[4] ,,. Space Vector Pulsewidth Amplitude Modulation for a Buck–Boost Voltage/Current
Source Inverter.[J]. IEEE Transactions on Power Electronics. 2014, 29(1).
[5] 陆治军，王强. 一种新型升降压LED驱动电源[M]. 电源技术..
附录1 程序清单
if(a < b) P1 = 0xff; else P1= 0x00;
P2 = ((b / 10) << 4) + b % 10; 小占空比
}
附录2 元件清单
答辩记录1、教师现场提的问题记录在此
电力电子技术课程设计报告题目：升压斩波电路设计 学院： 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
升压斩波电路设计(一) 设计任务书
（二）设计说明书 目录一matlab仿真原理 1 升压斩波电路工作原理 1.1主电路工作原理 1.2 IGBT驱动电路选择 2 仿真实验 2.1仿真模型 2.2仿真实验结果及分析 2.3仿真实验结论 2.4 最优参数选择 二硬件实验 2.1 硬件电路 2.1.1整流电路 2.1.2斩波信号产生电路 2.1.3斩波电路 2.1.4总原理图 2.1.5元器件列表 2.2 PCB印刷电路板 2.3 制造输出——final 三课程设计总结 参考文献
摘要 本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper）.设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到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，最后进行了GUI编程，利用图形可视化界面的直观易懂的特点，使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式，从而具有友好界面，非常方便的就可进行控制参数输入，和输出图像显示。第二部分是电路板，它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成，其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。 关键字升压斩波; SG3525;SIMULINK ; PWM;Protel
湖南工学院 课程设计说明书 课题名称：直流升压斩波电路的设计专业名称：自动化 学生班级：自本0903班 学生姓名：曾盛 学生学号： 09401040322 指导教师：桂友超
电力电子技术课程设计任务书 一、设计任务和要求 （1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。 （2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。 （4）广泛收集相关资料。 （5）独立思考，刻苦专研，严禁抄袭。 （6）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。 二、设计内容 （1）明确设计任务，对所要设计地任务进行具体分析，充分了解系统性能，指标要求。 （2）制定设计方案。 （3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。 （4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结。 三、技术指标 斩波电路输出电压为340±5V，直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V，输出功率为100W。
绪论 ........................................................... - 1 - 第1章直流升压斩波电路的设计思想 .............................. - 3 - 1.1直流升压斩波电路原理..................................... - 3 - 1.2参数计算................................................. - 4 - 第2章直流升压斩波电路驱动电路设计 ............................ - 5 - 第3章直流升压斩波电路保护电路设计 ............................ - 6 - 3.1过电流保护电路........................................... - 6 - 3.2过电压保护电路........................................... - 6 - 第4章直流升压斩波电路总电路的设计 ............................ - 7 - 第5章直流升压斩波电路仿真 .................................... - 8 - 5.1仿真模型的选择........................................... - 8 - 5.2仿真结果及分析........................................... - 8 - 第6章设计总结 ............................................... - 10 - 参考文献 ...................................................... - 11 - 附录：元件清单 ................................................ - 12 -
直流升压斩波电路课程设 计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
湖南工学院课程设计说明书课题名称：直流升压斩波电路的设计专业名称：自动化 学生班级：自本0903班 学生姓名：曾盛 学生学号： 指导教师：桂友超
电力电子技术课程设计任务书 一、设计任务和要求 （1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。 （2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。 （4）广泛收集相关资料。 （5）独立思考，刻苦专研，严禁抄袭。 （6）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。 二、设计内容 （1）明确设计任务，对所要设计地任务进行具体分析，充分了解系统性能，指标要求。 （2）制定设计方案。 （3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。 （4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结。 三、技术指标 斩波电路输出电压为340±5V，直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V，输出功率为100W。
直流升压电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。 早期的直流装换电路，电路复杂、功率损耗、体积大，使用不方便。晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。它电路简单体积小，便于集成；功率损耗少，符合当今社会生产的要求；所以在直流转换电路中使用晶闸管是一种很好的选择。 主要元件介绍 1 IGBT介绍 本设计基于《电力电子技术》课程，充分使用全控型晶闸管IGBT设计电路，实现直流升压。 IGBT绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 2 驱动电路M57962L简介 M57962L是由日本三菱电气公司为驱动IGBT而设计的厚膜集成电路(Hybrid Integrated Circuit For Driving IGBT Modules) 。在驱动模块内部装有2500V高隔离电压的光电耦合器，过流保护电路和过流保护输出端子，具有封闭性短路保护功能。M57962L是一种高速驱动电路，驱动信号延时tPLH 和tPHL最大为μs。可以驱动600V/400V 级的IGBT模块。M57962L工作程序:当电源接通后，首先自检，检测IGBT是否过载或短路。若过载或短路， IGBT 的集电极电位升高，经外接二极管流入检测电路的电流增加，栅极关断电路动作，切断
课程设计说明书 升压直流斩波 院、部：电气与信息工程学院学生姓名：唐浩 指导教师：肖文英职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1205班 完成时间： 2015年5月26日
摘要 斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，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5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，在交流环节中通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；升压斩波；变压器
ABSTRACT Current chopper circuit as a fixed voltage or DC into another adjustable voltage DC - DC converter, including direct and indirect DC DC converter circuit converter circuit. Dc converter circuit is also called directly Chopper circuit, its function is to change the dc into another fixed voltage or 5 adjustable voltage direct current (dc), generally refers to the directly to the direct current into another, this kind of circumstance not isolation between the input and output. Indirect dc converter circuit is in the dc converter circuit increases the communication link, usually in the communication link between the input and output is realized by using transformer isolation, therefore also calls the dc dc converter circuit with isolation or rectangular straight circuit. Kinds of dc chopper circuit has a lot of, including six basic chopper circuit: buck chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopper circuit, Sepic chopper circuit and Zeta Chopper circuit, using a combination of different chopper circuit can conform to the chopper circuit, such as current reversible chopper circuit, bridge type reversible chopper circuit, etc. Using basic chopper circuit on the structure of the same combination, can constitute a heterogeneous multiple chopper circuit. Keywords: dc chopper; boost chopper; transformer
电力电子技术课程设计报告 课题名称IGBT升降压斩波电路设计 专业班级 学号 学生 指导教师 指导教师职称 评分 完成日期：2015年1月13日
摘要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器，诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点，可以在一个电路中同时实现升压和降压，简化了电路结构。而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利，因此其使用围在直流斩波电路中很广泛，对其做研究有很好的使用意义。 本文首先比较了两种具有升降压功能的DC／DC变换电路，具体地分析了两种DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC变换器控制系统的原理和实现，通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真，最后给出了测试结果。 关键词：直流斩波；升降压； IGBT；全控型
目录 目录 (1) 1 设计任务要求 (2) 1.1 设计任务 2 1.2 设计要求 2 2方案选择 (3) 2.1方案一 3 2.2方案二 4 3 电路设计 (6) 3.1 主电路设计 6 3.2 驱动电路设计 8 3.3保护电路 11 4 仿真控制 (11) 5心得体会 (14) 参考文献 (15) 附录1 程序清单 (16) 附录2 元件清单 (17) 答辩记录 (18)
《电力电子技术》课程设计说明书 直流升降压斩波电路的设计与仿真 院、部：电气与信息工程学院 学生： 指导教师：职称讲师 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 完成时间：2016年6月
电力电子技术课程设计任务书 学院：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化 摘要 电力电子技术飞速发展，电力电子技术已经成为自动化领域里一个重要部分，
其核心就是利用弱电电路的设计思路，强大电路的器件来实现电路的各种需求。至今电力电子技术已经成为电气工程、信息科学、能源科学三个学科领域的公共学科，可见现实中其无可替代的重要性。 该课程设计做的直流升降压斩波电路，是以SG3525为驱动电路的升降压斩波电路，其优点是响应快，加速平稳、节约能源效果好。通过MATLAB中的SIMULINK 功能仿真，到达了预期效果。 关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink；仿真
目录 1绪论 (1) 2总体方案设计 (2) 2.1设计要求 (2) 2.2升降压直流斩波电路总体设计方案 (2) 2.3方案的确定 (2) 3主电路设计 (4) 3.1工作原理 (4) 3.2波形图 (5) 3.3主要元器件选择、参数分析 (6) 4控制与驱动电路的设计 (7) 4.1控制电路的设计 (7) 4.2驱动电路设计 (8) 5 直流升压斩波电路保护电路设计 (9) 5.1过电流保护电路 (9) 5.2过电压保护电路 (9) 6 Simulink仿真分析 (11) 6.1 仿真软件简介 (11) 6.2建立仿真模型 (11) 6.3仿真结果分析 (14) 结束语 (17) 参考文献 (18) 致 (19) 附录ASimulink仿真图 (20) 附录BCAD电气原理图 (21)
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称电力电子技术 题目升压斩波电源设计 专业班级电气工及其自动化 学生姓名王振林学号 0505 指导老师颜渐德 审批谢卫才 任务书下达日期 2010 年 5 月 17 日设计完成日期 2010 年 5 月 28 日
摘要 本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper）.设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。 Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到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。第二部分是电路板，它可以通过Protel设计完成，其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。 引言 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT 在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。但以
《电力电子技术课程设计》报告 设计题目：升压斩波电路的设计 英文题目：The Design of Boost Chopper 院系：电气工程与自动化 年级专业： 2011级电气工程及其自动化 姓名：） ） ） 2014年6月30日 目录 目录 (2) 1. 设计的题目 (3)
1.1引言 (3) 1.2升压斩波电路的应用 (4) 2.设计的任务： (4) 2.1 课程设计要求 (4) 2.2Boost电路技术参数及要求 (4) 3.设计的依据： (5) 3.1总体构思依据 (5) 3.2理论计算依据 (5) 4.设计的内容： (6) 4.1主电路的选择与计算过程 (6) 4.1.1直流斩波电路由直流电源、MOSFET、电感、电容、续流二极管以及负载组 成。具体原理电路图如下： (6) 4.1.2主电路的理论计算： (6) 4.1.3主电路的仿真 (7) 4.1.4主电路的仿真输出波形 (8) 4.2控制电路的选型与计算过程 (8) 4.2.1NE555的引脚图及引脚 (8) 4.2.2 NE555工作原理 (9) 4.2.3控制电路原理图 (9) 4.2.4控制电路理论计算过程 (10) 4.2.5控制电路的仿真与波形输出 (10) 4.3带tlp250光耦合器的驱动电路的选型 (11) 4.3.1 tlp250引脚图及引脚 (11) 4.3.2采用tlp250的原理 (11) 4.4绘制原理图和PCB (12) 4.4.1主电路原理图 (12) 4.4.2主电路PCB图 (13) 4.4.3 555电路图 (13) 4.4.4 光耦tlp250原理图 (13)
目录 摘要 (1) 1前言 (1) 2方案确定 (2) 3主电路设计 (2) 3.1 主电路方案 (2) 3.2 工作原理 (3) 3.3参数分析 (4) 4控制电路设计 (5) 4.1 控制电路方案选择 (5) 4.2 工作原理 (6) 4.3 控制芯片介绍 (7) 5驱动电路设计 (9) 5.1 驱动电路方案选择 (9) 5.2工作原理 (10) 6保护电路设计 (11) 6.1 过压保护电路 (11) 6.1.1主电路器件保护 (11) 6.1.2负载过压保护 (12) 6.2 过流保护电路 (13) 7系统仿真及结论 (14) 7.1 仿真软件的介绍 (14) 7.2仿真电路及其仿真结果 (14) 心得体会 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18)
IGBT降压斩波电路设计 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，在交流环节中通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：IGBT 直流斩波降压斩波 1前言 随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。 开关电源分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。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。 IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：升降压直流斩波电路实验装置 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：Array 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 升降压直流斩波实验装置电路主要分为三个部分，分别为整流电路模块，驱动电路模块，斩波电路模块。整流电路:是电力电子电路中出现最早的一种。它的作用是将交流电源变为直流电输出。斩波电路：它的功能是将直流电变为另一固定电压的直流电或可调电压的直流电。本装置应用升降压斩波电路。通过控制占空比来实现电压的升降。本实验装置操作简单，安全系数高。此斩波电路中IGBT 的驱动信号由集成脉宽调制控制器SG3525 产生，由于它简单可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试。 关键词：整流电路；驱动电路；斩波电路；直流电
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (2) 第2章升降压直流斩波实验装置总体设计方案 (3) 2.1升降压直流斩波实验装置电路设计 (3) 2.2具体电路设计 (3) 2.2.1主电路设计 (3) 2.2.2整流电路设计 (4) 2.2.3驱动电路设计 (6) 2.2.4 升降压电路的设计 (9) 2.3元器件型号选择 (11) 2.3.1整流电路的参数计算 (11) 2.3.2升降压斩波电路的参数计算 (11) 第3章元器件的型号选择 (13) 第4章系统调试及仿真 (14) 第5章课设总结 (16) 参考文献 (17)
I G B T升降压斩波电路设 计 Written by Peter at 2021 in January
电力电子技术课程设计报告课题名称IGBT升降压斩波电路设计 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 指导教师职称 评分 完成日期：2015年1月13日 摘要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器，诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点，可以在一个电路中同时实现升压和降压，简化了电路结构。而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利，因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛，对其做研究有很好的使用意义。 本文首先比较了两种具有升降压功能的DC／DC变换电路，具体地分析了两种DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC 变换器控制系统的原理和实现，通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真，最后给出了测试结果。
关键词：直流斩波；升降压； IGBT；全控型
目录 1 设计任务要求设计任务 IGBT升降压斩波电路设计（纯电阻负载） 设计条件：（1）输入直流电压，Ud=50V； （2）输出功率：300W （3）开关频率5KHZ
（4）占空比10%-50% (5) 输出电压脉率：小于10% 设计要求 1，分析题目要求，提出2-3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制结构方案； 2，设计主电路原理图，触发电路原理图，并设置必要的保护电路； 3，参数计算，选择主电路及保护电路元件参数 4，利用仿真软件MATLAB等进行电路优化； 5，最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。 2方案选择 方案一 该DC／DC变换器为前后级串联结构，前级是由1T、3T、1D、2D、L、C、1R、2R构成降压变换电路，后级是由2T、2D、L、C构成升压变换电路，其中2D、L、C均出现在前、后级变电路中。采用PWM 方式控制两个主开关管3T、2T存在一定的困难，因为它们的控制端不共地。为了实现两路控制信号共地，也只能选用功率晶体管。为此增加辅助开关管1T，且3T由NPN型改为PNP型，显然1T、2T是共地的，1T、3T是同步开关的，这就实现了两路控制信号的共地。这样，原本通过控制3T、2T来控制电路的工作状态，现在是通过1T、2T来控制，1T称为降压斩波辅助开关，2T称为升压斩波主开关、3T称为降压斩波电路。其电路图如图所示: 图2-1原理图
电力电子升压斩波课程设计 电力电子 课程设计说明书 课题名称：直流升压斩波电路的设计专业名称：自动化学生班级：自本0903班学生姓名：曾盛 学生学号：09401040322 指导教师：桂友超电力电子技术课程设计任务书 一、设计任务和要求 （1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。 （2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。 （4）广泛收集相关资料。 （5）独立思考，刻苦专研，严禁抄袭。 （6）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。 二、设计内容 （1）明确设计任务，对所要设计地任务进行具体分析，充分了解系统性能，指标要求。 （2）制定设计方案。 （3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。
（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结。 三、技术指标 斩波电路输出电压为340±5V，直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V，输出功率为100W。 目录 绪论........................................................... - 1 - 第1章直流升压斩波电路的设计思想.............................. - 3 - 1.1直流升压斩波电路原理..................................... - 3 - 1.2参数计算................................................. - 4 - 第2章直流升压斩波电路驱动电路设计............................ - 5 - 第3章直流升压斩波电路保护电路设计............................ - 6 - 3.1过电流保护电路........................................... - 6 - 3.2过电压保护电路........................................... - 6 - 第4章直流升压斩波电路总电路的设计............................ - 7 - 第5章直流升压斩波电路仿真.................................... - 8 - 5.1仿真模型的选择........................................... - 8 - 5.2仿真结果及分析........................................... - 8 - 第6章设计总结............................................... - 10 - 参考文献...................................................... - 11 - 附录：元件清单................................................ - 12 - 绪论
《电力电子技术》课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计与仿真 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：职称讲师 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号： 完成时间：2016 年 6 月
电力电子技术课程设计任务书 学院：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化指导教师姓名学生姓名 课题名称直流升压降压斩波电路的设计与仿真 一、技术指标及要求： 1）直流输入电压 100V； 设计内容及任务 设计安排 主要参考资料 2）电阻负载； (R 取学号尾数 X10Ω)； 3）控制电路频率 10KHZ ； 4）输出电压纹波系数： 0.2%； 5）仿真出占空比α分别为 0.1，0.2，0.5，0.8 的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。 起止日期设计内容 2016 年 5 月 25 日确定设计方案 2016 年 5 月 26 日计算相关数据 2016 年 5 月 27 日至 2016 年 6 月 6 日Simulink仿真 2016 年 6 月 7 日至 2016 年 6 月 23 日撰写课程设计说明书 [1] 王兆安、刘进军．电力电子技术（第 5 版）．机械工业出版社， 2009 [2] 康华光、陈大钦．电子技术基础模拟部分．高等教育出版社，2002 [3]秋关源、罗先觉．电路（第 5 版）．高等教育出版社， 2006 [4]周克宁 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2004. [5]黄家善 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2006 [6]王维平 . 现代电力电子技术及应用 . 南京：东南大学出版社， 1999 [7]张明勋主编 , 电力电子设备设计和应用手册 [M]. 北京 : 机械工业出版 社.1992 [8]丁道宏主编 , 电力电子技术 [M]. 北京 : 航空工业出版社 .1992 [9]林渭勋主编 , 电力电子技术基础 [M]. 北京 : 机械工业出版社 .1990
目录 绪论 (3) 一．降压斩波电路 (6) 二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12) 三．D c／D C变换器的设计 (18) 四．测试结果 (19) 五．直流斩波电路的建模与仿真 (29) 六．课设体会与总结 (30) 七．参考文献 (31)
绪论 1. 电力电子技术的容 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。 它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 电有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。 实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。 变换器共有四种类型：
交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。 直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换，也称为逆变。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。 交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。 2. 电力电子技术的发展 在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。 1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。 70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/ GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。 控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。 微处理器和微型计算机的引入，特别是它们的位数成倍增加，运算速度不断提高，功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅依赖硬件电路，而且可
电力电子技术课程设计 任务书 课程名称：直流斩波电路的性能研究 学院：电气学院 专业班级：自动化10班 姓名：吴学号：31100800 张31100800 冯31100800 2013年1月
目录 摘要 ............................................................................................................................................. - 1 - 1 BOOST斩波电路工作原理.................................................................................................. - 2 - 1.1 主电路工作原理...................................................................................................... - 2 - 1.2 控制电路选择.......................................................................................................... - 2 - 2 硬件调试 ................................................................................................................................. - 4 - 2.1 电源电路设计.......................................................................................................... - 4 - 2.2 升压（boost）斩波电路主电路设计 ..................................................................... - 5 - 2.3 控制电路设计.......................................................................................................... - 6 - 2.4 驱动电路设计........................................................................................................ - 10 - 2.5 保护电路设计........................................................................................................ - 11 - 2.5.1 过压保护电路............................................................................................ - 11 - 2.5.2 过流保护电路............................................................................................ - 13 - 2.6 直流升压斩波电路总电路.................................................................................... - 13 - 3总结 ........................................................................................................................................ - 15 - 4参考文献 ................................................................................................................................ - 16 -
《电力电子技术》课程设计说明书直流升压斩波电路设计 学院：电气与信息工程学院 学生姓名：凌昇 指导教师：董恒职称/学位硕士 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1201 学号：1230120148 完成时间：2015年6月
绪论............................................................ - 1 - 1 直流升压斩波电路的设计思想.................................... - 3 - 1.1直流升压斩波电路原理...................................... - 3 - 1.2参数计算.................................................. - 4 - 2 直流升压斩波电路驱动电路设计.................................. - 5 - 3直流升压斩波电路保护电路设计.................................. - 6 - 3.1过电流保护电路............................................ - 6 - 3.2过电压保护电路............................................ - 6 - 4 直流升压斩波电路总电路的设计.................................. - 8 - 5 直流升压斩波电路仿真.......................................... - 9 - 5.1仿真模型的选择............................................ - 9 - 5.2仿真结果及分析............................................ - 9 - 致谢............................................... 错误！未定义书签。参考文献....................................................... - 12 - 附录：元件清单................................................. - 13 -
《电力电子技术》课程设计说明书直流降压斩波电路的设计与仿真 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：刘贝贝 指导教师：胡小娣职称助教 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1305 学号：1330120504 完成时间：2016年6月
湖南工学院《电力电子技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化 指导教师胡小娣学生姓名刘贝贝 课题名称直流降压斩波电路的设计与仿真 内容及任务一、设计任务 设计一个直流降压斩波电路 二、设计内容 1、主电路的设计、原理分析和器件的选择 2、控制电路的设计 3、保护电路的设计 4、利用MATLAB软件对自己的设计进行仿真 5、系统总图为标准的三号CAD图 三、设计要求 1、直流输入电压100V； 2、电阻负载；(R=40Ω)； 3、控制电路频率10KHZ 4、输出电压纹波系数：0.2%； 5、仿真出占空比α分别为0.1，0.2，0.5，0.8的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。 主要参考资料[1] 王兆安.电力电子技术[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009.5. [2] 李传琦.电力电子技术计算机仿真实验[M].电子工业出版社.2005 [3] 洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M].机械工业出版社.2006 [4] 钟炎平.电力电子电路设计.华中科技大学出版社[M].2010 [5] 李维波.MATLAB在电气工程中的应用[M].北京:中国电力出版社,2006 教研 室意见教研室主任： 年月日
直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 关键字：直流斩波，降压斩波