直流斩波电路设计 毕业设计
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第一章电路总体思路,基本结构和原理框图1.1 电路总体思路直流斩波电路功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,也称为直接直流—直流变换器。
在设计直流斩波电路过程中,日常所用的电源一般都是220V 交流电,在设计中首先通过变压器降压,然后用整流电路将交流电转变为直流电,经过绿波电路滤掉高次谐波,从而获得直流斩波电路的输入电压。
控制和驱动电路,采用直接产生PWM的专用芯片SG3525,该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容,就能产生特定频率的PWM波,通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比,故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。
为了减少不同电源之间的相互干扰,SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路,通过驱动电路对信号进行放大,放大后的电压可以直接驱动IGBT。
此电路具有信号稳定,安全可靠等优点。
因此他适用于中小容量的PWM斩波电路。
过压和过流保护电路,均采用反馈控制,将过流过压信号反馈到芯片SG3525的输入,从而起到调节保护作用。
1.2 基本结构直流斩波电路一般主要可分为主电路模块,控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。
主电路模块,主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩波电路组成,其中主要由全控器件IGBT的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。
的大小。
控制电路模块,可用直接产生PWM的专用芯片SG3525来控制IGBT的开通与关断。
驱动电路模块,驱动电路把控制信号转换为加在IGBT控制端和公共端之间,用来驱动IGBT的开通与关断。
1.3 原理框图电力电子器件在实际应用中,一般是由控制电路,驱动电路,保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断。
来完成整个系统的功能。
因此,一个完整的降压斩波电路也应包括主电路,控制电路,驱动电路和保护电路这些环节。
直流降压斩波电路课程设计一、设计背景直流降压斩波电路是电子工程中常见的一种电路,其作用是将高压的直流电源转换为低压的直流电源,以满足不同设备对电压的需求。
本次课程设计旨在通过设计一个直流降压斩波电路来加深学生对该电路原理和应用的理解,并提高学生的实践能力。
二、设计要求1. 输入电压:24V DC2. 输出电压:12V DC3. 输出电流:最大2A4. 效率:不低于80%5. 稳定性:输出稳定性好,纹波小于100mV三、设计原理1. 直流降压原理直流降压是指通过变换器将输入端直流高压转换成输出端所需的较低直流电源。
通常情况下,使用变换器将输入端高频交变成矩形波进行输出,再通过滤波器进行平滑处理,从而得到稳定的直流输出。
2. 斩波原理斩波是指将交流信号转化为脉冲信号输出。
在斩波过程中,通过改变占空比(即高电平时间与周期时间之比)可以调节输出脉冲宽度,从而实现对输出电压的调节。
3. 直流降压斩波电路原理直流降压斩波电路是将直流高压输入信号通过变换器转化为高频交流信号,再通过斩波电路将其转化为脉冲信号输出。
最后通过滤波器对输出信号进行平滑处理,得到稳定的直流低压输出。
四、设计方案1. 变换器选择变换器是直流降压斩波电路中最关键的部分之一。
在本次设计中,我们选择使用UC3845作为变换器控制芯片,并搭配IRF540N MOSFET管进行驱动。
同时,我们还需要根据输入和输出电压的不同来选择合适的变压器。
2. 斩波电路设计在本次设计中,我们选择使用NE555作为斩波芯片,并根据输入和输出电压的不同来计算出合适的占空比。
同时,在斩波过程中还需要注意控制脉冲宽度以保证输出稳定性。
3. 滤波器设计滤波器是直流降压斩波电路中用于平滑处理输出信号的部分。
在本次设计中,我们选择使用L-C滤波器进行滤波处理,以保证输出电压的稳定性和纹波小于100mV。
4. 控制电路设计为了保证直流降压斩波电路的稳定性和安全性,我们还需要设计一个控制电路来监测输入和输出电压,并对变换器进行合适的控制。
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课程设计汇报课题名称:直流斩波电路旳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:自动化直流斩波电路旳功能是将直流电变为另一种固定旳或可调旳直流电,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旳状况,不包括直流-交流-直流旳状况;直流斩波电路旳种类诸多:降压斩波电路,升压斩波电路,这两种是最基本电路。
此外尚有升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路。
斩波器旳工作方式有:脉宽调制方式(Ts不变,变化ton)和频率调制方式(ton不变,变化Ts)。
本设计是基于SG3525芯片为关键控制旳脉宽调制方式旳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重要是仿真分析,借助其强大旳仿真功能可以很直观旳看到PWM控制输出电压旳曲线图,通过设置参数分析输出与电路参数和控制量旳关系,运用软件自带旳电表和示波器能直观旳分析多种输出成果。
第二部分是硬件电路设计,它通过Protel等软件设计完毕。
关键字:直流斩波;PWM;SG35251 直流斩波主电路旳设计 (1)1.1 直流斩波电路原理 (1)直流降压斩波电路 (1)直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
1.2 主电路旳设计.............................................................. 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路参数计数 ........................... 错误!未定义书签。
直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
一、设计项目与要求1、输入直流电压U i=60V,R=8Ω;2、输出电压范围为0-100V,试选用合适斩波电路;3、计算占空比α=23%和α=59%时,负载两端输出电压和电流;4、画出α=23%和α=59%时斩波电路的电压电流波形分析图;5、IGBT的工作特性分析。
二、电路原理图设计2.1主电路的设计斩波电路: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/DCConverter)。
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。
升降压斩波斩波电路结构Boost型升降压斩波变换器的特点是输出电压可以低于电源电压,也可以高于电源电压,是将降压斩波和升压斩波电路结合的一种直接变换电路。
主要由功率开关、二极管、储能电感、输出滤波电容等组成。
本次课题是在输入直流电压为60V时,想要输出电压的范围为0-100V,故而要选择的斩波电路应为升降压斩波斩波电路。
图1升降压斩波电路原理图2.2触发电路设计斩波器触发电路由三部分组成,图2为斩波器触发电路的原理图。
第一部分为由幅值比较电路U1和积分电路U2组成一个频率和幅值均可调的锯齿波发生器。
电位器RP1用来调节锯齿波的上下位置,电位器RP2用来调节锯齿波的频率,频率从100到700Hz可调。
由于晶闸管的开关速度及LC振荡频率所限,所以在斩波实验中我们一般选用200Hz这一范围。
第二部分是比较器部分。
比较器U3输入的一路是锯齿波信号,另一路是给定的电平信号,输出为前沿固定后沿可调的方波信号。
改变输入的电平信号的值,则相应改变了输出方波的占空比。
第三部分是比较器产生的方波送到4098双单稳电路U4,单稳电路则在方波的前沿和后沿分别产生两个脉冲,如图4所示,其后沿脉冲随方波的宽度变化而移动,前沿脉冲相位则保持不变,输出的脉冲经三极管放大通过脉冲变压器输出。
将上述两脉冲分别送至主晶闸管及辅助晶闸管,其中方波前沿触发脉冲G1、K1接主晶闸管VT1,而后沿触发脉冲G2、K2接辅助晶闸管VT2。
直流斩波电路的设计摘要:本文主要介绍的是直流斩波电路的设计,通过对直流源,控制电路,驱动电路和保护电路的设计完成整个直流斩波电路的设计。
关键词:直流斩波;控制;驱动;保护引言直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器,它是将电压值固定的直流电,转换为电压值可变的直流电源装置,是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用,如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。
直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为DC/DC变换。
斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式,Ts(周期)不变,改变Ton (通用,Ton为开关每次接通的时间),二是频率调制方式,Ton不变,改变Ts (易产生干扰)。
其具体的电路由以下几类:降压斩波器(Buck Chopper电路),其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同。
升压斩波器(Boost Chopper电路),其输出平均电压Uo大于输入电压Ui,输出电压与输入电压极性相同降压或升压斩波器(Buck-Boost Chopper电路)降压或升压斩波器(Cuk Chopper电路)Sepic斩波电路Zeta斩波电路,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多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合直流传动是斩波电路应用的传统领域,而开关电源则是斩波电路应用的新领域,前者的应用是逐渐萎缩,而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣,是电力电子领域的一大热点。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3,效率为(80-90)%。
直流斩波电路设计方案和方案实施2.1 设计方案选择斩波电路有三种控制方式(1)脉冲宽度调制(PWM ):开关周期T 不变,改变开关导通时间ton 。
(2)频率调制:开关导通时间ton 不变,改变开关周期T 。
(3)混合型:开关导通时间ton 和开关周期T 都可调,改变占空比。
本次设计采用的是脉宽调制的方法,开关选用全控型器件IGBT ,它集中了电力MOSFET 和GTR 得优点。
2.2 升压斩波电路的设计原理原理图如图3-5所示:假设L 值、C 值很大,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o U 为恒值,记为o U 。
设V 通的时间为on t ,此阶段L 上积蓄的能量为on t EI 1V 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off t ,则此期间电感L 释放能量为 offOt I E U 1)(- (2-1)稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等化简得: off O ont I E U t EI 11)(-= (2-2)E t TE t t t U offoffoffon O =+=(2-3)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boost chooper变换器。
offt T /——升压比,调节其即可改变o U 。
将升压比的倒数记作β,即Tt off =β。
和导通占空比,有如下关系:1=+βα (2-4)因此,式(2-2)可表示为(2-5)升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因:① L 储能之后具有使电压泵升的作用 ② 电容C 可将输出电压保持住2.3 IGBT 驱动电路选择对IGBT 驱动电路提出以下要求和条件:(1)由于是容性输出输出阻抗;因此IBGT 对门极电荷集聚很敏感,驱动电路必须可靠,要保证有一条低阻抗的放电回路。
(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电,以保证门及控制电压GS U 有足够陡峭的前、后沿,使IGBT 的开关损耗尽量小。
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