升压斩波电路
- 格式:doc
- 大小:578.92 KB
- 文档页数:15
简述升降压斩波电路的工作原理
升降压斩波电路是一种常用的电源变换电路,它可以将输入电压转换为需要的输出电压。
其工作原理是通过斩波器将输入电压转换为高频脉冲信号,再通过变压器将高频脉冲信号变换为需要的输出电压。
具体来说,升降压斩波电路由斩波器、滤波器、变压器和控制电路组成。
斩波器是升降压斩波电路的核心部件,它将输入电压转换为高频脉冲信号。
斩波器通常由开关管和控制电路组成,控制电路可以控制开关管的开关状态,从而控制输出脉冲信号的频率和占空比。
高频脉冲信号经过滤波器后,可以去除其中的高频成分,得到平滑的直流电压。
滤波器通常由电容和电感组成,电容可以去除高频成分,电感可以平滑输出电压。
变压器是升降压斩波电路的另一个重要组成部分,它可以将高频脉冲信号变换为需要的输出电压。
变压器通常由两个或多个线圈组成,输入线圈和输出线圈之间通过磁场耦合实现电压变换。
控制电路是升降压斩波电路的智能化部分,它可以根据需要调整斩波器的开关状态,从而控制输出电压的大小和稳定性。
控制电路通常由微处理器、传感器和反馈电路组成,可以实现电压稳定控制、过载保
护和短路保护等功能。
总之,升降压斩波电路是一种高效、稳定的电源变换电路,可以将输入电压转换为需要的输出电压。
其工作原理是通过斩波器将输入电压转换为高频脉冲信号,再通过变压器将高频脉冲信号变换为需要的输出电压。
控制电路可以根据需要调整斩波器的开关状态,从而控制输出电压的大小和稳定性。
升压斩波电路波形电感
升压斩波电路(Boost Converter)是一种电力电子转换器,用于将输入电压提高到输出电压。
斩波(chopping)是指开关元件(通常为MOSFET)周期性地开关以实现电压转换。
在升压斩波电路中,电感起到了重要的作用。
下面是升压斩波电路中电感的一般波形描述:
1.输入电流波形:在升压斩波电路中,当开关(通常是MOSFET)关闭时,电流通过电感线圈,从电源吸收能量。
在开关打开时,电感中的电流会继续流动,但是此时电感的磁能量转移到输出端。
因此,输入电流波形通常是脉冲状的,具有周期性的脉冲。
2.电感电流波形:电感的电流波形通常是一个锯齿波形。
当开关关闭时,电感储存能量,电流增加。
然后,当开关打开时,电感释放储存的能量,电流减小。
这导致了电感电流波形呈锯齿状。
3.输出电压波形:输出电压通常是一个平稳的直流电压,因为升压斩波电路的目标是提高输入电压。
然而,在转换过程中,可能会有一些纹波(ripple)存在,这与电感电流波形的锯齿形状有关。
4.开关波形:开关波形描述了开关元件(比如MOSFET)的状态,即何时开启和何时关闭。
这个波形通常是一个方波,表明开关以一定的频率进行开关操作。
在设计和分析升压斩波电路时,理解这些波形是很重要的,因为它们有助于评估电路性能、效率和稳定性。
值得注意的是,实际的波形特征可能会受到电路参数、元件特性和工作条件的影响。
升压斩波电路原理
升压斩波电路是一种常见的电路,用于将输入电压提升到较高的输出电压。
该电路主要由三个部分组成:升压变压器、整流滤波电路和斩波电路。
升压变压器是升压斩波电路的核心部分。
它由一个原/输入线圈和一个副/输出线圈组成。
输入电压通过原线圈产生磁场,进而通过电磁感应作用在副线圈上产生输出电压。
输出电压的大小与线圈的匝数比有关,一般情况下副线圈的匝数要大于原线圈,从而实现电压的升高。
整流滤波电路用于将变压器输出的交流电压转换为直流电压。
它通常包括一个整流器和一个滤波器。
整流器主要有二极管和整流管,用于将输入交流电压转换为单向的脉冲电压。
滤波器主要由电容器和电感器组成,用于平滑输出电压,减小波动。
斩波电路主要用于调节输出电压的大小。
常见的斩波电路有单向斩波电路和双向斩波电路。
单向斩波电路通过开关控制电源连接和断开,将输出电压调节为所需值。
双向斩波电路通过两个相互控制的开关,可以实现输入电压的升高或降低。
通过以上三个部分的协同作用,升压斩波电路可以将输入电压经过变换和整流滤波处理,得到升高的输出电压。
这种电路常用于需要较高电压供电的应用,如电子设备、通信设备等。
简述升降压斩波电路的工作原理升降压斩波电路是一种常见的电子电路,其主要功能是将输入电压进行升压或降压处理,以适应不同电路或设备对电压的需求。
下面将从工作原理的角度对升降压斩波电路进行详细介绍。
升降压斩波电路的工作原理可以分为两个步骤:斩波和滤波。
首先,电路通过开关控制,将输入电压切割成一个个脉冲信号,即斩波过程。
然后,通过滤波电路对这些脉冲信号进行处理,得到稳定的输出电压。
在斩波过程中,电路中的开关周期性地打开和关闭。
当开关关闭时,输入电压会通过电感和二极管的作用,形成一个电流环路,这个过程称为储能。
而当开关打开时,电感中储存的能量会释放出来,形成一个电压环路,这个过程称为释能。
通过不断地重复这个过程,输入电压就被切割成一个个脉冲信号。
接下来是滤波过程,也就是对这些脉冲信号进行处理,得到稳定的输出电压。
为了滤除脉冲信号中的高频成分,通常会在电路中加入一个滤波电容。
这个滤波电容会将脉冲信号中的高频成分储存起来,并逐渐释放出来,使得输出电压变得平稳。
需要注意的是,升降压斩波电路中的开关是由控制电路控制的。
控制电路会根据输出电压的情况来调整开关的状态,以保持输出电压的稳定。
当输出电压过高时,控制电路会让开关关闭时间变短,从而降低输出电压;而当输出电压过低时,控制电路会让开关关闭时间变长,从而提高输出电压。
升降压斩波电路的工作原理可以通过一个简单的例子来理解。
假设输入电压为12V,输出电压需要调整到5V。
在斩波过程中,开关周期性地打开和关闭,当开关关闭时,输入电压通过电感和二极管的作用,形成一个电流环路,这个过程称为储能。
而当开关打开时,电感中储存的能量会释放出来,形成一个电压环路,这个过程称为释能。
通过不断地重复这个过程,输入电压就被切割成一个个脉冲信号。
然后,通过滤波电容对这些脉冲信号进行处理,得到稳定的输出电压。
在滤波过程中,滤波电容会将脉冲信号中的高频成分储存起来,并逐渐释放出来,使得输出电压变得平稳。
升降压斩波电路应用实例升降压斩波电路是现代电子技术的重要组成部分,广泛应用于电子设备的电源供电、调节、保护等方面。
本文将以实际应用为基础,详细介绍升降压斩波电路的工作原理、特点及应用实例。
一、升降压斩波电路的工作原理升降压斩波电路常用的工作原理是:通过开关管控制电源信号的ON/OFF,进而实现对电压的调整,从而实现升降压操作。
通俗点讲,斩波电路就是将原始的交流电经过整流、滤波等处理后,加以调节输出符合设备要求的电压形式的电路。
在升降压斩波电路中,同步开关电源是常用的开关管,采用高频输出的方式,在通断电的控制下,可以快速调节电压、电流等参数,输出稳定精准的电源供应。
二、升降压斩波电路的特点1、可实现高精度调节。
升降压斩波电路可以通过控制电源信号的开关实现对电压、电流的快速调节,具有高精度、高稳定性的特点。
2、适用范围广泛。
升降压斩波电路可应用于家电、电子产品、机械设备及各种工控设备的电源调节及保护方面。
3、单向导电性。
升降压斩波电路大部分为单向导电特性,具有保护电路的作用,可以避免电压超限、过流等问题的发生。
4、低气隙。
升降压斩波电路由于采用高频输出,故具有低气隙特点,有利于节约能源的消耗及减轻环境污染。
三、应用实例(1)电动汽车充电器在电动汽车充电器中,升降压斩波电路可以精确控制电源输出电压和电流,并对电池充电过程中的电量、电压、电流等参数进行监控,并且可以根据这些参数进行调整实现快速充电、保护电池、延长电池寿命等功能。
(2)太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统中的升降压斩波电路,可实现对太阳能电池板的电压和电流进行调节,使其能够适应不同的光照条件。
还可以采用升降压斩波电路对太阳能电池板的电量进行监测和调节,实现太阳能光伏发电系统的智能化控制。
(3)医疗设备在医疗设备领域,升降压斩波电路是一种非常常见的电源调节技术,可以在保证设备稳定运行的实现对电源电压和电流的精确调节,保护设备免受电源电压变化和突波等影响。
升压斩波电路二极管电压电流波形一、前言升压斩波电路是电子领域中常见的一种电路结构,它能够实现电压的升压功能,常用于电源供电、直流变换等应用领域。
在升压斩波电路中,二极管是非常重要的元件之一,其在电路中起到了关键的作用。
本文将从理论基础、电路工作原理和实际波形分析等方面,对升压斩波电路中二极管的电压和电流波形进行深入探讨。
二、理论基础在升压斩波电路中,二极管是承担反向恢复电压的关键元件。
当开关管(如MOS管、BJT等)关闭时,升压斩波电路的电感储能,此时二极管截止,不导通;而当开关管导通时,电感放电的能量则被输出至负载。
这一过程中,二极管的导通和截止将直接影响整个电路的性能。
三、电路工作原理在升压斩波电路中,二极管的主要作用是提供一条捷径,让电感中储存的能量能够迅速释放到负载上。
当开关管导通时,电感中的能量开始释放,同时二极管处于截止状态。
在这个过程中,二极管的主要作用是保持开关管两端的电压稳定,以防止电压的剧烈变化。
此时,二极管的正向电压和反向电流波形将会对整个电路的工作性能产生重要影响。
四、实际波形分析实际升压斩波电路中,二极管的电压和电流波形一般呈现如下特点:1. 电压波形:当开关管导通时,二极管的反向恢复电压为零,此时二极管正向电压较低,几乎可以忽略不计;而当开关管截止时,二极管的反向恢复电压剧烈增加,此时二极管的正向电压也随之升高。
这种电压波形的变化特点是升压斩波电路的关键指标之一。
2. 电流波形:由于二极管在开关管导通和截止时的状态不同,因此二极管的电流波形呈现出明显的差异。
一般情况下,二极管在导通时电流较大,而在截止时电流几乎为零。
这种电流波形的变化特点对于电路的功率损耗和效率有着重要的影响。
五、个人观点和理解在实际的工程应用中,准确理解和掌握二极管的电压和电流波形对于设计和优化升压斩波电路至关重要。
只有深入研究二极管在电路中的作用和特性,才能更好地发挥其功用,提高电路的效率和性能。
IGBT升压斩波电路设计引言在工业、能源和交通等领域中,高稳定性的直流电源得到广泛应用。
而升压斩波电路是一种常见的直流电源升压技术,在短时间内将直流电压升高到所需电压水平,同时保证电路稳定性和高效性。
因此,设计一种合理可行的IGBT升压斩波电路对于实际应用有非常重要的意义。
1.升压斩波电路原理升压斩波电路是通过改变输入电流的波形来实现电压的升高,使电压高于输入电压。
其实现原理是利用三极管的导通与截止控制,将电压进行放大、升压和限流的过程。
具体原理如下:1.在升压周期内,当输入电压低于输出电压,将三极管S1导通,使电感L储存能量。
2.当电压达到一定值时,开关S1关闭,而三极管S2导通,以使储存在电感L中的能量释放,从而产生高电压。
3.在降压周期内,当输入电压高于输出电压时,电感L将存储电流,而电容C通过三极管S2连接会被放电,以使电路中的电流保持稳定。
4.当电压下降到一定程度后,开关S2关闭,而三极管S1导通,使剩余能量继续储存于电感L中,以进行下一次升压。
2.IGBT升压斩波电路设计在设计IGBT升压斩波电路之前,需要考虑一些参数和特性,如输出电压、电流、升压斜率、升压率、升压时间、谐振频率、效率和稳定性等因素。
在设计过程中,需要根据实际需求进行合理参数选择和参数调整,针对性优化设计,以达到最佳的工作效果。
2.1 设计参数选择在设计IGBT升压斩波电路时,首先需要考虑输出电压和电流的大小,以确定升压斩波电路的类型和参数。
在选择输出电压和电流时,需要考虑实际应用环境中所需的电压范围和电流稳定性,选择合适的交流输入电压和电容参数。
此外,根据所选择的参数,还需要适当调整升压斜率、升压率和升压时间等因素,以提高效率和稳定性。
2.2 升压斩波电路拓扑结构设计针对不同的电压和电流要求,升压斩波电路有多种不同的拓扑结构,如单臂斩波、全桥斩波、半桥斩波和反平衡斩波等。
在选择拓扑结构时,需要考虑它们的优缺点和适用规律,确定最佳的设计方案。
升压斩波电路的典型应用一、引言升压斩波电路是一种常见的电路设计,用于实现电压升压和波形整形的功能。
在电力系统、照明设备、通信设备等领域都有广泛的应用。
本文将介绍升压斩波电路的原理、性能优势以及典型应用案例。
二、升压斩波电路的原理升压斩波电路由升压变压器、整流电路和滤波电路组成。
其工作原理如下:1.输入电压通过升压变压器升压,将输入电压转换为较高的工作电压。
2.变压器输出的高压波形经过整流电路,将交流电转换为直流电。
3.直流电经过滤波电路,去除杂散噪声,保证输出电压的稳定性和纹波小。
三、升压斩波电路的性能优势升压斩波电路具有以下性能优势:1.高效性:升压斩波电路能够将输入电压有效地升压,提供适用于特定设备的工作电压。
同时,采用高效的整流电路和滤波电路,减少能量损耗,提高电路的整体效率。
2.稳定性:升压斩波电路通过滤波电路将输出电压中的纹波减小到可接受范围,保证设备的正常工作。
同时,通过采用稳定的元器件和控制电路,使电路对输入电压和负载变化具有很高的稳定性。
3.可靠性:升压斩波电路在设计上考虑了各种故障情况,采用过载保护、短路保护等技术措施,提高了电路的可靠性和安全性。
4.紧凑性:升压斩波电路采用了高效的电子元件,使得电路体积小,重量轻,便于集成和安装。
四、升压斩波电路的典型应用案例4.1 电力系统中的应用升压斩波电路在电力系统中有重要的应用,主要用于:•高压输电线路中,通过升压斩波电路将输电线路的电压升压,减小输电线路的损耗和功率降低问题。
•发电机输出电压稳定器中,通过升压斩波电路将发电机输出的电压升压,并对输出电压进行波形整形,保证电网的运行稳定性。
4.2 照明设备中的应用升压斩波电路在照明设备中也有广泛的应用,主要用于:•LED驱动电源中,通过升压斩波电路将供电电压升高,以满足LED工作所需的电压条件。
同时,通过滤波电路保证LED工作的稳定性和亮度均匀性。
•高亮度氙气灯电源中,升压斩波电路可以将输入电压提高到氙气灯需要的工作电压,而且能够有效控制灯电流,延长灯的寿命和提高稳定性。
电力电子技术课程设计报告题目:升压斩波(boost chopper)电路设计目录前言*************************************************2 MATlAB仿真设计**************************************6 硬件实验********************************************14 参考文献********************************************19 附录一设计任务书*************************************20 附录二PROTEL简介****************************************21 附录三MATLAB简介****************************************24升压斩波电路(Boost Chopper)设计一、前言Chopper工作原理:图升压斩波电路图图中假设L 值、C 值很大,V 通时,E 向L 充电,充电电流恒为I 1,同时C 的电压向负载供电,因C 值很大,输出电压u o 为恒值,记为U o 。
设V 通的时间为t o n ,此阶段L 上积蓄的能量为E I 1t o nV 断时,E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
设V 断的时间为t o f f ,则此期间电感L 释放能量为()off o t I E U 1-稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等()offo on t I E U t EI 11-=化简得: E t T E t t t U off off offon o =+= (1)1/≥off t T ,输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。
也称之为bo os t 变换器off t T /——升压比,调节其即可改变U o 。
将升压比的倒数记作β,即T t off=β。
升压斩波电路是一种常用的电力电子技术,它可以将直流电压升至更高的电压,同时还可以实现电流的斩波控制。
基于Simulink的升压斩波电路建模可以方便地实现电路的仿真和分析。
一、电路原理升压斩波电路主要由电力电子开关、电感器、输出电容器、控制电路和负载组成。
其工作原理是利用电力电子开关的通断控制,使得电感器上的电流按周期性的波形变化,从而将直流电压升至更高的电压。
同时,通过控制电力电子开关的开关频率和占空比,可以实现电流的斩波控制。
二、Simulink建模基于Simulink的升压斩波电路建模可以分为以下几个步骤:1. 搭建模型:首先需要搭建升压斩波电路的模型,包括电力电子开关、电感器、输出电容器、控制电路和负载等元件。
2. 连接信号线:将各个元件连接起来,并设置相应的参数。
3. 添加仿真模块:为了实现电路的仿真,需要在模型中添加相应的仿真模块,如Simulation、Step等。
4. 设置仿真参数:根据需要设置仿真参数,如仿真时间、采样时间等。
5. 运行仿真:点击运行按钮,开始仿真。
在Simulink中建立升压斩波电路模型后,可以通过仿真结果来分析电路的性能。
例如,可以通过观察输出电压波形和电流波形,来判断电路是否正常工作;可以通过控制电力电子开关的开关频率和占空比,来调整升压比和电流斩波程度;还可以通过分析控制电路的响应时间,来评估电路的整体性能。
三、应用场景升压斩波电路在很多领域都有应用,如太阳能发电、电动汽车、工业电源等。
在太阳能发电中,升压斩波电路可以将太阳能电池板的直流电压升至更高的电压,以满足逆变器的输入要求;在电动汽车中,升压斩波电路可以将电池组的直流电压升至更高的电压,以驱动电机工作;在工业电源中,升压斩波电路可以实现直流电源的稳压和隔离功能。
总之,基于Simulink的升压斩波电路建模可以方便地实现电路的仿真和分析,对于实际应用具有重要的意义。
通过仿真结果的分析,可以优化电路性能,提高工作效率和质量。
充电桩的升压电路,是指在电动汽车充电过程中,为了将电网提供的交流电转换为满足电动汽车电池充电要求的直流高压电的一种电力电子变换技术。
由于电动车电池组的工作电压通常远高于家庭或工业用电的电压等级(例如,高达400V以上),因此需要使用到升压型直流-直流变换器(Boost Converter)或其他多级升压结构来提升电压。
基本的升压斩波电路工作原理是:
1. 输入整流:首先,来自电网的交流电通过AC-DC整流器(如Vienna整流器、二极管桥式整流器等)转化为脉动的直流电。
2. 升压斩波:接着,通过一个包含电感、电容和开关器件(如MOSFET、IGBT等)的升压斩波器,通过控制开关器件的占空比,使得电感中的能量在开关器件闭合时存储,在开关断开时释放到输出端,从而实现电压提升。
3. 滤波与稳压:经过升压后的电压还需通过LC滤波器进行平滑滤波,确保输出的是平稳的直流电。
同时,
采用先进的控制器精确调整开关频率和占空比,以实现对输出电压的稳定控制,并且能够根据电池管理系统(BMS)的要求进行智能充电。
4. 安全保护功能:现代充电桩的升压电路还集成了过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护等多种安全机制,确保充电过程的安全性和电池寿命。
总之,充电桩升压电路的核心作用是高效地将较低电压转换为符合电动汽车电池充电需求的高电压,同时保证整个充电过程的安全可靠。
电力电子技术课程设计报告题目:升压斩波(boost chopper)电路设计学院:专业:学号:姓名:指导老师:时间:目录前言******************************************************* ****2MATlAB仿真设计***********************************************6硬件实验******************************************************* **14参考文献******************************************************* **19附录一设计任务书*************************************20 附录二PROTEL简介****************************************21 附录三MATLAB简介****************************************24升压斩波电路(Boost Chopper )设计 一、前言1.Boost Chopper 工作原理:图 1.1升压斩波电路图图 1.1中假设L 值、C 值很大,V 通时,E 向L 充电,充电电流恒为I 1,同时C 的电压向负载供电,因C 值很大,输出电压u o 为恒值,记为U o 。
设V 通的时间为t o n ,此阶段L 上积蓄的能量为E I 1t o nV 断时,E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
设V 断的时间为t o f f ,则此期间电感L 释放能量为()o f f o t I E U 1- 稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等()off o on t I E U t EI 11-=化简得:E t T E t t t U offoffoffon o =+=(1)1/≥off t T ,输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。
升降压斩波电路一、问题输入电压20V ,输出电压10V~40V ,纹波电压0.2%,开关频率20kHz ,负载10Ω,电感电流连续,求L ,C 。
二、电路分析1、 工作原理: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。
同时,电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。
电感电流的增量为011on t L i Edt TE L Lα+∆==⎰ 使V 关断,电感L 中储存的能量向负载释放,负载电压上负下正,与电源电压极性相反。
电感电流的减小量为011(1)off t L o o i U dt TU L Lα-∆==-⎰当电流连续处于稳态时,L L i i +-∆=∆。
输出电压为1o U E αα=- 2、 电感电流连续临界条件: 电感电流及电源的平均值分别为1122LB L I i TE Lα+=∆=E LB I I α=如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时,则输出功率与输入功率相等。
2o E U EI R=从而得到电感的临界值为21(1)2L RT α=-3、 纹波电压:电压的最大变化量和纹波电压分别为01o U Q U T C C Rα∆∆== 00U T U RCα∆= 三、计算:1、占空比:1o U E αα=- 1110201V V αα=- 2240201V V αα=- 113α= 223α=2、电感值:21(1)2L RT α=-119L mH = 2136L mH =为保持电流连续性,取较高电感值L=0.12mH 。
3、电容值:00U TU RCα∆= 156C mF = 253C mF =四、电路图图1升降压斩波电路图五、仿真结果U U I波形图图2 降压电路,,L o oU U I波形图图3 升压电路,,L o o。
电力电子技术IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)一、背景介绍IGBT斩波电路属于半导体功率电路,它可以有效地改善电源质量和降低工作噪声,是实现电源线路质量优化的重要途径之一。
IGBT升压斩波,常被用于电力电子领域,包括变频器、逆变器、直流能量调整等,已得到广泛的应用。
在电力电子技术中,IGBT斩波电路是一种简单有效的线性电子电源,它可以提供稳定、可靠的输出电压,并能够有效地抑制电压衰减;它还具有良好的谐波抑制效果,以改善主输出电压的质量。
二、IGBT升压斩波电路设计原理IGBT升压斩波电路是将IGBT信号驱动电路连接在高压蓄电池上,形成一个斩波电源,结合升压电路。
该斩波电源可以以恒定的斩波深度将电压变换为所需的输出电压。
IGBT升压斩波电路的设计原理如下:(1)驱动电路:设计一个好的驱动电路是IGBT升压斩波电路设计的重要环节,它可以使IGBT管更有效地工作,其构成要素有IGBT管,中间击穿双极管、分流电阻、抗衡电容以及控制电路。
(2)斩波电路:斩波电路是IGBT升压斩波电路的核心部分,它可以有效地减少工作噪声,它的主要构成要素有IGBT管、串联双极管、击穿双极管以及斩波抗衡电容。
IGBT管工作在斩波模式,可以形成击穿的斩波脉冲,这可以有效地保持电源的高效率,改善输出质量。
(3)升压电路:IGBT升压斩波电路中主要部件是功率IGBT和升压转换器,升压电路有效地将输入低压升压到所需的输出电压,它的结构一般为开关型异步变压器,由一组变压线圈和一组导通导线组成,通过反馈可以实现升压自动调节。
(2)斩波电路设计原理:斩波电路是IGBT升压斩波电路的核心部分,其设计的基本原理是:在高压蓄电池的负端构建一个斩波环路,通过将一个可变的高频电流引入该环路,使得电感电流可以迅速切换,并且有效地形成脉冲放电,从而形成不断变化的脉冲,从而获得所需的输出电压。
控制电路中要添加有效的斩波电容,以获得所需的斩波电流;另外,对电路中的双极管进行选择,以达到有效的电路极化和阴极放电。
总目录引言 (2)1 升压斩波工作原理 (2)1.1 主电路工作原理 (2)2 升压斩波电路的典型应用 (4)3 设计内容及要求 (6)3.1输出值的计算 (7)4硬件电路 (7)4。
1控制电路 (7)4.2 触发电路和主电路 (9)4。
3。
元器件的选取及计算 (10)5。
仿真 (11)6.结果分析 (14)7.小结 (14)8.参考文献 (14)引言随着电力电子技术的迅速发展,高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。
所有的电力设备都需要良好稳定的供电,而外部提供的能源大多为交流,电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。
但有时所供的直流电压不符合设备需要,仍需变换,称为DC/DC变换。
直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的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运用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、有源滤波能领域得到了广泛的应用。
但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题:(1)系统损耗的问;(2)栅极电阻;(3)驱动电路实现过流过压保护的问题。
直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术,这种电路把直流电压斩成一系列脉冲,改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压.PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式,它具有良好的调整特性。
随电子技术的发展,近年来已发展各种集成式控制芯片,这种芯片只需外接少量元器件就可以工作,这不但简化设计,还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点1 升压斩波工作原理1。
1 主电路工作原理1)工作原理假设L和C值很大。
V处于通态时,电源E向电感L充电,电流恒定I1,电容C向负载R 供电,输出电压Uo恒定。
直流升压斩波电路的工作原理-回复直流升压斩波电路(DC-DC Boost Converter)是一种常见的电源转换器,用于将直流电压从低电平转换到高电平。
它是现代电子设备中不可或缺的一部分,广泛应用于电力系统、通信设备、电子仪器、电子汽车等领域。
本文将一步一步解释直流升压斩波电路的工作原理。
为了更好地理解直流升压斩波电路的工作原理,我们首先需要了解它的基本构造。
直流升压斩波电路通常由输入电源、开关元件、能量储存元件和输出负载组成。
下面我们将详细介绍每个组成部分的功能以及其在电路中的作用。
首先,输入电源是直流升压斩波电路的能量来源,它提供了低电平的输入电压。
其中,输入电压可以是直流电池、太阳能电池等。
在电路中,输入电压通常通过电源电感和电容进行滤波,以消除输入电压的纹波和噪声。
其次,开关元件在直流升压斩波电路中起到非常重要的作用。
常见的开关元件包括晶体管和MOSFET等。
它们的主要功能是控制输入电源与能量储存元件之间的连接和断开,并在连接和断开时提供高效的电能转换。
开关元件以一定的频率工作,由控制电路提供控制信号来控制其开关状态。
在直流升压斩波电路中,能量储存元件主要是电感和电容。
它们通过储存和释放电能的方式来实现电压的升压功能。
电感主要用于储存电能,电容则负责平滑电流和电压。
在电路工作过程中,储存元件会不断地储存和释放能量,以满足输出负载的需求。
最后,输出负载是直流升压斩波电路的终端设备,它可以是各种电子设备,如LED灯、电动机、无线充电器等。
输出负载需要稳定的直流电源来正常工作。
直流升压斩波电路通过增加电压来满足输出负载对电能的需求。
接下来,我们将详细解释直流升压斩波电路的工作原理。
首先,在开关元件闭合的时间段内,输入电源的电能被储存在电感中,此时电感的电流增加。
当开关元件打开时,电源与电感相隔断,但由于电感的特性,电流不会突然变为零,而是通过自感电压的作用,将电流委托给电容。
在此过程中,开关元件的打开导致电容和负载形成一个回路,电流会继续流动。
目录引言 (2)1 升压斩波工作原理 (2)1.1 主电路工作原理 (2)2 升压斩波电路的典型应用 (4)3 设计内容及要求 (6)3.1输出值的计算 (7)4硬件电路 (7)4.1控制电路 (7)4.2 触发电路和主电路 (9)4.3.元器件的选取及计算 (10)5.仿真 (11)6.结果分析 (14)7.小结 (14)8.参考文献 (14)引言随着电力电子技术的迅速发展,高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。
所有的电力设备都需要良好稳定的供电,而外部提供的能源大多为交流,电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。
但有时所供的直流电压不符合设备需要,仍需变换,称为DC/DC 变换。
直流斩波电路作为直流电变成另一种固定电压的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运用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、有源滤波能领域得到了广泛的应用。
但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题:(1)系统损耗的问;(2)栅极电阻;(3)驱动电路实现过流过压保护的问题。
直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术,这种电路把直流电压斩成一系列脉冲,改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。
PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式,它具有良好的调整特性。
随电子技术的发展,近年来已发展各种集成式控制芯片,这种芯片只需外接少量元器件就可以工作,这不但简化设计,还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点1 升压斩波工作原理1.1 主电路工作原理1)工作原理假设L和C值很大。
V处于通态时,电源E向电感L充电,电流恒定I1,电容C向负载R供电,输出电压Uo恒定。
V处于断态时,电源E和电感L同时向电容C充电,并向负载提供能量。
图1.1 升压斩波电路主电路图首先假设电感L 值很大,电容C 值也很大。
当V-G 为高电平时,Q1导通,12V 电源向L 充电,充电基本恒定为1I,同时电容C 上的电压向负载R 供电,因C值很大,基本保持输出电压ou 为恒值,记为oU 。
设V 处于通态的时间为ont ,此阶段电感L 上积储的能量为1onEI t 。
当V 处于段态时E 和L 共同向电容C 充电,并向负载R 提供能量。
设V 处于段态的时间为offt ,则在此期间电感L 释放的能量为01()offU E I t -。
当电路工作于稳态时,一个周期T 中电感L 积储的能量于释放的能量相等,即101()on offEI t U E I t =- (1-1)化简得on off 0off off t t TU E E t t +==(1-2)上式中的off /1T t ≥,输出电压高于电源电压。
式(1-1)中off/T t 为升压比,调节其大小即可改变输出电压oU 的大小。
2)数量关系设V 通态的时间为t on ,此阶段L 上积蓄的能量为:E m I 1T on 设V 断态的时间为t off ,则此期间电感L 释放能量为:(E -E m )I 2T off 稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等:(1-3)T/t off >1,输出电压高于电源电压,故为升压斩波电路。
T/t off -升压比;升压比的倒数记为β,即β=Tt off 。
又因为α+β=1。
所以: U 0=β1E=α-11 E (1-4)电压升高得原因:电感L 储能使电压泵升的作用,电容C 可将输出电压保持住。
2 升压斩波电路的典型应用图2.1用于直接电动机回馈能量的升压斩波电路图通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源 实际L 值不可能为无穷大,因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态电机反电动势相当于图 1.1中的电源,此时直流电源相当于图 1.1中的负载。
由于直流电源的电压基本是恒定的,因此不必并联电容器。
基于“分段线性”的思想进行解析V 处于通态时,设电动机电枢电流为i 1,得下式m E Ri ti L =+11d d (2-1) 式中R 为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。
设i 1的初值为I 10,解上式得⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=--ττt m te RE eI i 1101 (2-2) 当V 处于断态时,设电动机电枢电流为i 2,得下式:E E Ri ti L m -=+22d d (2-3) 设i 2的初值为I 20,解上式得:⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=--ττt m te RE E eI i 1202 (2-4) 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路波形:图2.2电流连续升压斩波电路波形图2.3电流断续升压斩波电路波形当电流连续时,从图1.3的电流波形可看出,t =t o n 时刻i 1=I 20,t =t o f f 时刻i 2=I 10,由此可得:R E e e m R E ee R E I Tt m off⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=----ρβρττ111110(2-5) R Ee e e m R E ee e R E I TT t m on⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=------ρραρτττ1120(2-6)把上面两式用泰勒级数线性近似,得()REm I I β-==2010 (2-7) 该式表示了L 为无穷大时电枢电流的平均值I o ,即()REE R E m I m o ββ-=-= (2-8)对电流断续工作状态的进一步分析可得出:电流连续的条件为ρβρ----<ee m 11 (2-9)根据此式可对电路的工作状态作出判断。
3 设计内容及要求1、输入直流电压:U d =50V ;2、输出功率:150W ;3、开关频率:10kHz ;4、占空比:0.1~0.5;5、电阻性负载;6、输出电压脉率:小于10%。
3.1输出值的计算由电路原理分析可知:V V 100502DU U d 2=⨯==考虑1000的裕量:110V 1.1U U 02==Ω===81150110P U R 2221.36A 81110R U I 22===0.136A 1.360.1I 10I 200L =⨯=≤∆4 硬件电路4.1控制电路图4.1 SG35251 脚:误差放大器的反相输入端;2 脚:误差放大器的同相输入端;3 脚:同步信号输入端, 同步脉冲的频率应比振荡器频率fS 要低一些;4 脚:振荡器输出;5 脚:振荡器外接电容CT端,振荡器频率fs=1/CT(0.7RT+3R0),R0为5脚与7脚之间跨接的电阻,用来调节死区时间,定时电容范围为0.001~0.1 μF;6 脚:振荡器外接定时电阻RT端,RT值为2~150 kΩ;7 脚:振荡器放电端,用外接电阻来控制死区时间,电阻范围为0~500 Ω;8 脚:软启动端,外接软启动电容,该电容由内部Vref的50μA恒流源充电;9 脚:误差放大器的输出端;10脚:PWM信号封锁端,当该脚为高电平时,输出驱动脉冲信号被封锁,该脚主要用于故障保护;11脚:A路驱动信号输出;12脚:接地;13脚:输出集电极电压;14脚:B路驱动信号输出;15脚:电源,其范围为8~35 V;16脚:内部+5 V基准电压输出。
控制电路需要实现的功能是产生PWM信号,用于可控制斩波电路中主功率器件的通断,通过对占空比α的调节,达到控制输出电压大小的目的。
此外,控制电路还具有一定的保护功能。
被实验装置的控制电路采用控制芯片SG3525为核心组成。
芯片的输入电压为8V到35V。
它的振荡频率可在100HZ到500KHZ的范围内调节。
在芯片的CT 端和放电端间串联一个电阻可以在较大范围内调节死区时间。
此外此外,其软起动电路非常容易设计,只需外部接一个软起动电容即可。
图4.2 控制电路的protel设计4.2 触发电路和主电路外接220V交流电压经过变压器T1和不控整流电路得到50V的直流电压E 作为Boost Chopper 的输入电压给Boost Chopper供电。
为使IGBT在过压时不至于损害和抑制IGBT的电流变化过快及其两端电压变化过快而给IGBT带来的损害,在主电路中为其加入缓冲电路和过压保护电路是必要的。
触发电路以专用的PWM控制芯片SG3525为核心构成,控制电路输出占空比可调的矩形波形,占空比受Uco的控制(如图1-13)。
触发电路输出的矩形波经光耦合驱动电路控制主电路中I GBT的开通和关断。
电路设计好后主电路中的电感电容值已确定,此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。
电路设计好后主电路中的电感电容值已确定,此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。
占空比越大,Boost Chopper的输出电压值越大.图4.3 boost chopper触发电路及主电路图4.3 元器件的选取及计算本硬件试验中缓冲电路选取的是充放电型RCDH缓冲电路,也是一种耗能型缓冲电路。
其中应用元件需要要结合实际的情况进行选择。
其中的吸收电容的选择可以采用一下公式:(4-1)电路中的电阻Rs不宜过大,如太大放电时间过长,电不能完全放掉。
但Rs 太小,在器件导通时,Rs放电电流过大、过快,可能危及器件的安全,也可能引起振荡。
一般的,电阻选择参考下面的公式:(4-2)其中 Ls—主电路电感,主要是没有续流时的杂散电感;上的最大充电电压;—电源电压; Io-负载电流;—开关频率。
需要注意的是,电容应该选择无感电容;电阻要注意它的功耗,应选择相应的功率电阻;吸收模块的制作要注意绝缘。
IGBTG过压保护电路、触发电路和驱动电路中元器件的选取可才参照电力电子设备设计和应用技术手册等相关电力电子设计手册也可以在后面参考文献列出的相关手册中查找。
5 仿真主电路原理图如图5.1所示其工作原理,前言中已说明,这里再补充说明电路中的几个模块。
IGBT用理想的方波发生器触发,周期设为0.0001s,最大值设为10V,通过调占空比来调输出电压。
其保护电路,触发电路将在protel中实现。
示波器用来观察电感电流,电源电压波形和负载电压输出波形。
图5.1主电路原理图占空比为30%,电感为27e5-H,电容为375e6-F,电阻为81Ω:图5.2 脉冲、电感电流和负载电压仿真图1占空比为40%,电感为27e5-H,电容为375e6-F,电阻为81Ω:图5.3 脉冲、电感电流和负载电压仿真图2占空比为50%,电感为27e5-H,电容为375e6-F,电阻为81Ω:图5.4 脉冲、电感电流和负载电压仿真图36 结果分析从计算公式及仿真图分析得出:1)占空比α越大负载输出电压越大,调节时间越长;2)电容C值越大峰值时间越大,第一个峰值越大;3)电感L值越大峰值时间越大,调节时间越大。