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斩波电路 (1)

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斩波电路

斩波电路

0
TT
t
定频调宽控制（ PWM）
1、时间比例控制方式
（2）定宽调频控制也称为脉冲频率控制（PFM）。此控制 方式中定宽也就是指斩波电路的开关元件导通时间固定不 变，调频是指通过改变开关元件的通断周期 T来改变导通 比，从而改变输ton ? 常值
0
t
T1
T2
T3
定宽调频控制（PFM）
■间接直流变流电路 ◆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，因此也称为直 —交— 直电路。
斩波电路（ DC Chopper ）
将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）。 一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直 流—交流—直流。
■直流-直流变流电路（DC/DC Converter ）包括直接直流变流电路和间接直流变 流电路。
■直接直流变流电路 ◆也称斩波电路（DC Chopper ）。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 也称为直流--直流 变换器（DC/DC Converter） ◆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。 6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。
功能：DC
DC ' U=固定值 或U
如何改变直流电压？
1、干电池、蓄电池串联使用；
（低电压、小容量且不连续改变）
2、串入可变电阻调节；
VL ? ?? RL ??E ? RL ? R ?
E
应用：电力机车等
R+ V–L RL
缺点：串电阻损耗大。

第十二讲 斩波电路

第十二讲 斩波电路
三是用于其他交 直流电源中
O i
t i1 I1 0 I2 0 to f f T b) i2 I1 0 t
O io i1 I2 0 O to n T t1 t x t2 to f f c) i2
t
O
to n
t
图3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形 a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时
11.1.2 升压斩波电路
1.升压斩波电路的基本原理
工作原理 假设L值很大，C值也很大 V通时，E向L充电，充电电流恒为I1， 同时C的电压向负载供电，因C值很 大，输出电压uo 为恒值，记为Uo 。 设V通的时间为ton ，此阶段L上积蓄 的能量为 EI1ton V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toff，则此期 间电感L释放能量为 Uo - E I1toff 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与 释放能量相等
11.1.2 升压斩波电路
电路分析
V 处 于 通 态 时 ， 设 电 动 机 电 枢 电 流 为 i1 ， 得 下 式
式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。
d i1 L Ri1 E M dt
t 1 - e
（3-27）
设i1的初值为I10，解上式得
i1 I10 e
（3-33）
I 20
T on - t EM e -e - T R 1- e
E e -a - e - m R 1 - e-
E R
（3-34）
11.1.2 升压斩波电路
与降压斩波电路一样，把上面两式用泰勒级数线性近似，得
a - m E I
R
（3-11）

斩波电路

斩波电路

图6-1 直流变换系统的结构图
第一节 降压式斩波变换电路
一、基本斩波器的工作原理
降压式斩波电路的输出电压平均 值低于输入直流电压Ud 。
最基本的降压式斩波电路如图6-2 所示：Q为斩波开关，是斩波电路 中的关键功率器件，它可用普通 型晶闸管、可关断晶闸管GTO或者 其它自关断器件来实现。
Q交替通断，在负载上就可得到方 波电压。
图6-10 升压式斩波电路的电压与电流波形
6.2 升压式斩波电路
I O max
T UO 0.074 L
ILB和Io可用它们的最大值表示：
I LB 4k (1 k ) I LB max

IO
27 k (1 k ) 2 I O max 4
如果负载电流平均值降到低于Io，那么电流将由连续导 通变为不连续导通的工作模式。
6.2 升压式斩波电路
三、电流不连续导通的工作模式
第六章 直流斩波变换电路
直流斩波电路：将一个固定的直流电压变换成大小可变的直 流电压的电路。也称之为直流变换电路。 直流斩波技术的应用：被广泛应用于开关电源及直流电动机 驱动中，如不间断电源(UPS)、无轨电车、地铁列车、蓄电 池供电的机动车辆的无级变速及电动汽车的控制。从而使上 述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电 能的效果。 直流变换系统的结构如图6-1所示:

6.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降压式斩波变换电路
四、输出电压纹波 斩波电路的输出端所接电容不可能无穷大，输出电压含 有脉动成分，如图6-8波形所示。在连续导通工作模式中， 假定iL中的谐波分量通过电容器短路，其直流分量流过负 载电阻。图中阴影部分表示由电容C存贮并释放的电荷 ΔQ。 Q 1 1 I L T I L . T 纹波电压的峰－峰值ΔUO： U O

斩波电路原理

斩波电路原理

斩波电路原理一、斩波电路概述斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路，通常用于交流电机驱动、逆变器等应用中。

其原理是通过周期性地开关导通和断开，使直流电源经过一个高频变压器的变换，输出具有一定频率和幅值的交流电。

二、斩波电路分类1. 单极性斩波电路：只有一个半桥开关管或全桥开关管，在负载两端产生单向脉冲。

2. 双极性斩波电路：有两个半桥开关管或全桥开关管，在负载两端产生双向脉冲。

三、单极性斩波电路原理单极性斩波电路主要由直流源、半桥开关管、高频变压器和输出滤波器四部分组成。

其中直流源提供稳定的直流输入，半桥开关管控制输入信号的导通和断开，高频变压器将输入信号变换成具有一定频率和幅值的交流信号，输出滤波器则对交流信号进行平滑处理。

1. 直流源直流源通常使用整流桥将市区或三相交流转换为稳定的直流电源，直流电压的大小取决于所选用的整流桥和滤波器。

2. 半桥开关管半桥开关管通常由一个N沟道MOSFET管和一个二极管组成。

当N 沟道MOSFET导通时，二极管截止；当N沟道MOSFET截止时，二极管导通。

通过控制N沟道MOSFET的导通和截止，可以实现直流信号的周期性开关。

3. 高频变压器高频变压器是斩波电路中最重要的部分之一。

它通过将输入信号变换为具有一定频率和幅值的交流信号，实现了直流到交流的转换。

高频变压器通常由磁芯、一些绕组和辅助元件组成。

4. 输出滤波器输出滤波器主要用于对交流信号进行平滑处理，去除其残留的脉冲噪声和杂散波形。

输出滤波器通常由电感、电容等元件组成。

四、双极性斩波电路原理双极性斩波电路与单极性斩波电路类似，只不过在半桥开关管上增加了一个相同结构相反的开关管。

这样，当一个开关管导通时，另一个开关管截止，从而在负载两端产生双向脉冲。

五、斩波电路优缺点1. 优点：(1) 斩波电路可以将直流电源转换为交流电源，用于驱动交流负载。

(2) 斩波电路具有高效率、高速度和可靠性等优点。

(3) 斩波电路可以实现输出电压和频率的调节。

斩波电路

斩波电路

湖南省技工学校
理论教学教案
教师姓名：
注：教案首页，教案用纸由学校另行准备湖南省劳动厅编制
（一）工作原理
t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压
按指数曲线上升。

t=t1时控制V关断，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。

通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。

（二）数量关系
益阳高级技工学校
（一）工作原理
假设L和C值很大。

V处于通态时，电源E
向负载R供电，输出电压Uo恒定。

V处于断态时，电源
同时向电容C充电，并向负载提供能量。

益阳高级技工学校
益阳高级技工学校。

降压斩波电路

降压斩波电路

摘要直流斩波电路是将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器 , 如果改变开关的动作频率，或改变直流电流接通和断开的时间比例，就可以改变加到负载上的电压、电流平均值。

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MOSFET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。

关键词：Buck Chopper MOSFET Simulink 高频开关目录1 降压斩波电路主电路基本原理 (1)2 MOSFET基本性能简介 (5)2.1 电力MOSFET的结构和工作原理 (5)2.1.1 电力MOSFET的结构 (5)2.1.2 功率MOSFET的工作原理 (6)2.2 功率MOSFET的基本特性 (6)2.2.1 静态特性 (6)2.2.2 动态特性 (7)2.3 电力MOSFET的主要参数 (8)3 电力MOSFET驱动电路 (9)3.1 MOSFET的栅极驱动 (9)3.2 MOSFET驱动电路介绍及分析 (9)3.2.1 不隔离的互补驱动电路 (9)3.2.2 隔离的驱动电路 (10)3.2.3 驱动电路的设计方案比较 (13)4 保护电路设计 (15)4.1 主电路的保护电路设计 (15)4.2 MOSFET的保护设计 (15)5 仿真结果 (17)心得体会 (23)参考文献 (24)1 降压斩波电路主电路基本原理高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源，通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。

它能把电网提供的强电和粗电，它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。

BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。

第一节：基本斩波电路


二．DC — DC 变换的分类
● ●
三．直流斩波电路的基本电路 1．降压斩波电路 4．Cuk 斩波电路 2．升压斩波电路 5．Sepic 斩波电路 3．升降压斩波电路 6．Zeta 斩波电路
其中前两种是最基本的电路； 其中前两种是最基本的电路；
● ●
复合斩波电路 —— 不同基本斩波电路组合； 不同基本斩波电路组合； 多相多重斩波电路 —— 相同结构基本斩波电路组合； 相同结构基本斩波电路组合；
综合式（3-4）（3-6）（3-7）（3-8）可得： ）（3 ）（3 ）（3 可得：
et1 /τ −1 E E eαρ −1 E M − I10 = T /τ = ρ −m R e −1 R R e −1
1−e−t1 /τ E EM 1−e−αρ E − I20 = = −m R 1−e−T /τ R R 1−e−ρ
3.1.2 升压斩波电路
一．升压斩波电路的基本原理
假设升压电感 L 值很大，C 值也很大，能够维持其输出电压 u0 不变 值很大， 值也很大，
1．在 V 导通期间 E 向 L 充电，充电电流恒为 I1 ，同时 C 上的电压向负载供电； 充电， 上的电压向负载供电； 因 C 值很大， 输出电压 u0 为恒值， 值很大， 为恒值， 记为 Uo ；
三．升压斩波电路的能量传递 1．忽略电路中的损耗， 忽略电路中的损耗， 则由电源 E 提供的能量全部由负载 R 消耗，即： 消耗， 该式表明： 该式表明：
EM
二．降压斩波电路的参数关系
1．电流连续时负载电压平均值
E
V
L
io
R +
iG
VD uo
M EM
-

斩波电路

被称为“自举”。
图24 升压斩波器
采用电压反馈控制使得该升压斩波器能 够输出较稳定的直流电压，调节电阻R8 可以在一定范围内调节输出电压值，这 些都使本电路具有很强的实用性。注意， 输出电压的最大值受限于导通比和 MOSFET、 二 极 管 D2 和 电 容 C2 的 击 穿 电压。
5.3 带反电势负载的降压斩波电路
(3) 电流临界连续时io下降段的数
eTon / 1 E eTs / 1 U d
I max(ton )
Ud R
E
(1 e ton / )
学表达式
E [1 e(tton ) / ] U d
E
(1 eton /
)e (tton ) /
（三）电感电流断续时的工作情况
R
R
（1）断流时刻
在上述临界连续条件下，每周期的初始时 刻，电流都是从零开始的。在电路参数不 变的情况下，若保持临界时ton不变，仅增 加斩波周期Ts，电流将出现断流，且这时 电流在流通期内的波形与上述临界连续时 的波形是完全一致的，所以可以利用电流 临界连续时io下降段的数学表达式来求取断
直流斩波电路
1 概述 用斩波器斩切直流的基本思想是：如 果改变开关的动作频率，或改变直流电 流接通和断开的时间比例，就可以改变 加到负载上的电压、电流平均值。
逆变-整流型DC-DC变换器由逆变和整流两 个功率变换环节共同构成
1.1 DC-DC功率变换电路
将一个直流电压变换成为另一个直 流电压，被称为DC-DC的功率变 换。
图13 单极性PWM信号的产生
(a) 信号产生电路 （b）、（c）波形
图13产生的PWM信号是一种单一极性的脉 冲信号，当被用来控制一个单极性的斩波器 时，斩波器的输出电压将与这个PWM信号

斩波电路工作原理

斩波电路工作原理
斩波电路是一种常用的电子电路，常用于实现直流电的变换和调节。

它的工作原理如下：
斩波电路由一个开关管（通常为功率开关管）和一个储能元件（如电感、电容等）组成。

当开关管闭合时，斩波电路处于储能状态，此时电流通过储能元件。

当开关管打开时，储能元件会释放储存的电能，形成脉冲电压输出。

斩波电路的工作过程可以分为两个阶段：
第一阶段：开关管闭合。

在这个阶段，电流通过储能元件，同时储能元件会积累电能。

在这个过程中，开关管的导通与否决定了电流是否可以通过储能元件。

第二阶段：开关管打开。

当开关管打开时，储能元件会释放储存的电能。

此时电流不能再通过储能元件，而是通过电荷的流动来完成电路的闭合。

由于电能的释放是突然的，因此会产生脉冲电压输出。

斩波电路的频率和波形可以通过调节开关管的导通时间和储能元件的参数来实现。

常见的斩波电路有斩波稳压电源和斩波正弦交流电源等，它们在不同的应用领域有着广泛的应用。

斩波电路的工作原理和设计需要深入的电子电路知识和技术。

降压斩波电路1

一、 降压斩波电路1、主电路降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图1-1所示。

图中V 为全控型器件，选用MOS 管。

D 为续流二极管。

由图2-17中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。

当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 近似为零，至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。

负载电压的平均值为：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，简称占空比或导通比(α=t on /T)。

由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

图中R 由直流电机电枢代替，励磁线圈固定接DC24V ，可实现电机调速。

电机参数如下：电机型号：36SZ01 额定功率：5W 额定电压：DC24V 电枢电流：0.55A 励磁电流：0.32A_+iU +OU图1-1 降压斩波电路的原理图图1-1降压斩波电路图中各器件选型为：MOS 管型号：IRF510A （100V/5.6A ） 续流二极管D ：DR200（50V/2A ） L ：取39mH C ：36uF2、隔离驱动图1-2是一种采用光耦合隔离的由V 2、V 3组成的驱动电路。

当控制脉冲使光耦关断时，光耦输出低电平，使V 2截至，V 3导通，MOSFET 在DZ1反偏作ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=用下关断。

当控制脉冲使光耦导通时，光耦输出高电平，使V 2导通，V 3截至，经V CC 、V 2、R G 产生的正向驱动电压使MOS 管开通。

光耦选择高速光耦6N137。

电源+V CC 可由DC/DC 芯片提供。

图1-2 驱动电路图V2：9013 V 3：90123、模拟控制降压斩波电路的模拟控制采用PWM 控制芯片SG3525组成的PWM 发生电路输出PWM 控制信号，控制MOS 管的导通和关断。

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直流斩波电路的性能研究
一、实验目的：
1、通过对基本斩波电路的设计，掌握基本斩波电路的工作原理，综合运用所学的知识，进行电路及系统设计的能力。

2、了解与熟悉基本斩波电路的拓扑结构、控制方法。

3、理解和掌握基本斩波电路及系统的主电路，控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择、计算方法。

4、具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。

二、设计思路：
1、电源电路
电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路，220V单相交流电经220V/24V变压器，降为24V交流电，再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后，变为平直的直流电，其幅值在22V~36V之间。

2、主电路
主电路选用基本斩波电路（buck斩波电路、boost斩波电路、buck-boost 斩波电路）中任选一种，开关管选用电力MOSFET。

buck电路的负载为36V、25W白炽灯；
boost、buck-boost电路的负载为110V、25W白炽灯。

注意：boost、buck-boost电路中，占空比不要超过65%，否则电压大于100V。

3、控制电路的选择与确定
3.1 脉冲发生器（NE555、TL494、SG3525等，网上自己搜索典型应用电路）
3.2 驱动电路（IR2111、IR2110、TLP250等或三极管驱动，自己搜索使用）
三、实验步骤：
1、用万用表测量电源电路（24V整流电路输出）的数值。

2、用示波器观察控制电路输出脉冲的宽度和幅值，观察它的变化。

3、在脉冲信号和电源电路都正常的情况下，连接系统、调试。

4、改变占空比，分别测试白炽灯负载的电压、MOSFET的电压U
DS 、U
GS。

四、设计要求：
1、三种主电路形式：buck斩波电路、boost斩波电路、buck-boost斩波电路，
每班任选一种类型（保证三种斩波电路都有选择）。

2、主电路都有三种控制电路形式，即脉冲发生器的形式不同（NE555、TL494、
SG3525等，网上自己搜索典型应用电路），每班2-3人一组，每组任选一种控制电路形式（保证每班三种控制电路都有选择）。

3、三人一组，书写设计报告，设计报告包括方案论证，电路设计思想，制作实
施方案等。

4、实际制作:利用万能板，结合具体所用元器件，完成系统电路的组装、调试。

5、考核形式：期末按组进行分组答辩，并提交实验设计报告。

实验设计报告按
下列参考目录，包括电路的工作原理，主电路和控制电路，管子电压电流定额的选择，驱动和保护电路的设计，画出完整的主电路所用元器件的明细表。

设计说明书参考目录
1、XX斩波电路工作原理
1.1主电路工作原理
1.2 控制电路选择
2、硬件调试
2.1 电源电路
2.2 XX斩波电路
2.3 控制电路
2.4 驱动电路
2.5 总原理图
2.6 元器件列表
3、总结
4、参考文献。