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《项目三开关电源的电路分析与检测》实验报告11级电气3班田旭同组人：李程、姜鹏、邢海波一、 实训目的1、 加深理解斩波器电路的工作原理2、 掌握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法3、 熟悉斩波器各点的波形 二、 实训内容 1、 触发电路调试2、 斩波器接电阻性负载 斩波器接电阻—电感性负载 三、 实训电路与原理 1. 降压（Buck ）型变换电路Buck 型变换器是最简单和最基本的高频变换器结构，其电路如图3- 1（a ）所示。
图中，U 为固定电压的直流电源，V 为晶体管开关（可以是大功率晶体管，也可以是功率场效应晶体管）。
电感L 和电容C 为输出端滤波电路，将脉冲波变成纹波较小的直流波；为在V 关断时给负载中的电感电流提供通道，还设置了续流二极管VD 。
晶体管V 由重复频率为f=1/T 的控制脉冲u B 驱动。
在脉冲周期的t on 期间，u B 为高电平，V 导通，输入能量通过电感L 向负载输送功率并对电容C 充电，电感L 中的电流线性增加，在L 中储存能量。
此时，忽略V 的饱和管压降，u A =E ，二极管VD 承受反向电压而截止。
在脉冲周期的t off 期间，u B 为低电平，V 截止，电感L 的两端产生右正左负的感应电势，使二极管VD 承受正压而导通，电感L 在t on 期间储存的能量经续流二极管VD 传送给负载。
此时，u A ＝0，电感L 中的电流线性下降。
其工作波形如图3- 1（b ）所示。
图3- 1 降压型变换电路 图3- 2 降压型变换电路（a ）电路图 （b ）工作波形图1降压（Buck ）型变换电路通常电路工作频率较高，若电感和电容量足够大，使f o （LC f o π2/1=）》f ，在电路进入稳态后，输出电压近似为恒定值U o 。
则电感L 两端的电压为：⎩⎨⎧≤<-≤≤-=Tt t U t t U E u on oon oL 0 （1）图3- 1（b ）所示电感L 的电流i L ，在稳态运行时，一个周期内的增量和减量相等，即：00=+⎰⎰T t L t Lon ondt L u dt Lu （2）由式（1）和式（2）得输出直流电压为：E d E Tt U ono ⋅=⋅=（3） 其中d =t on /T 称为占空比。
两种不同方法实现占空比检测作者：朱华来源：《科学与财富》2014年第05期摘要：本文介绍了两种不同的方式实现对“占空比”的检测，分析其误差来源，并对比了两种方案各自的优劣。
关键词：占空比滤波硬件实现软件实现振荡电路的“占空比（Duty Cycle）”指高电平持续时间在整个周期内所占的比值。
传统的占空的测定通常可用示波器量取高电平持续时间除以整个周期来计算。
然而，在实际应用中，常常要求用尽可能简单的电路，直观、动态地显示出当前占空比的变化。
以下将结合实际情况给出两种低成本解决方案。
待测试电路为一个直流风机的控制信号，输出为0-5V的矩形波（内阻较高），占空比0-100%分段变化，每隔十多秒变化一次，输入波形频率2.5KHz。
测试要求：1.对占空比变化进行测定并及时显示出来。
2.误差3.由于待测电路与测试电路不共地，因此两者需要隔离。
方案一：硬件实现方法1.1初步分析：由于待测量频率固定，硬件上可利用积分电路将占空比转换为电压信号，通过测量电压大小即可确定占空比，显示部分，利用LM3914驱动LED以光柱方式显示。
1.1.1 我们先从最简单的RC电路入手。
假定下图中R1C1选取远大于1/ω（ω=2πf），近似可以看作所有交流成分已经被滤除，从而获得一个比较平滑的直流分量用于检测。
此外，需要设置一个放电电阻R2，当信号源占空比减小时，利用R2将C1中的电荷释放待测信号占空比等幅递增（每12秒递增20%左右），测试结果如下：该电路具有明显的“非线性”失真—电压和输入占空比并不成线性比例关系，且占空比越大，电压递增越小。
这是因为随着占空比增加，电容两端的累计电压持续升高，造成每个周期内高电平期间，对C的充电电流减小。
若把RC取的过大，线性度会有所改善，不过响应速度就会下降，通俗的讲就是Dutycycle变化后，检测电路需要很长时间才能做出反应。
1.1.2若将电路改为以下形式：这是一个的二阶有源滤波电路，又称*二阶巴特沃斯（Butterworth）型低通滤波器。
开关电源电性能测试标准和方法开关电源是一种常用于电子设备中的电源供应器。
为了确保开关电源能够正常稳定地工作，并且符合安全要求，需要进行电性能测试。
下面将介绍开关电源电性能测试的标准和方法。
1.输出电压稳定性测试：输出电压稳定性是指开关电源在负载变化时的输出电压波动情况。
测试时需要将开关电源连接至标准负载，并进行负载变化测试。
测试时间通常为30分钟，记录每分钟的输出电压值。
测试结果应该符合下列标准要求：-输出电压小于等于额定值的2％；-输出电压波动小于等于额定值的1％。
2.输出电流稳定性测试：输出电流稳定性是指开关电源在负载变化时的输出电流波动情况。
测试方法与输出电压稳定性测试类似，将开关电源连接至标准负载，并进行负载变化测试。
测试时间通常为30分钟，记录每分钟的输出电流值。
测试结果应该符合下列标准要求：-输出电流小于等于额定值的2％；-输出电流波动小于等于额定值的1％。
3.输入电流波动测试：输入电流波动是指开关电源在输入电压变化时的电流波动情况。
测试时需要将开关电源连接至标准负载，并进行输入电压变化测试。
测试方法为在额定电压下，逐渐增加或减小输入电压，测试过程中记录每个输入电压下的输入电流值。
测试结果应该符合下列标准要求：-输入电流小于等于额定值的2％；-输入电流波动小于等于额定值的1％。
4.效率测试：效率是指输出功率与输入功率的比值。
测试时需要测量开关电源的输入功率和输出功率，计算出效率值。
测试条件包括额定负载、满载和轻载三种情况。
测试结果应该符合下列标准要求：-额定负载情况下，效率应大于等于额定值的80％；-满载情况下，效率应大于等于额定值的85％；-轻载情况下，效率应大于等于额定值的70％。
5.过电流保护测试：过电流保护是指在负载过大时，开关电源能够及时切断输出电流以保护负载和电源自身。
测试时需要将开关电源连接至过负载情况，记录开关电源的响应时间。
测试结果应该符合下列标准要求：-响应时间应小于等于额定值的10毫秒。
占空比测量原理一、概述占空比测量是电子工程中常用的一种测量方法，用于测量信号的高电平时长与周期间隔的比值，常用于脉冲调制、PWM调光等应用中。
本文将深入探讨占空比测量的原理，包括其定义、测量方法、应用等。
二、占空比定义占空比（Duty Cycle）指的是信号在一个周期中的高电平时长占整个周期的比例。
一般以百分比来表示，例如50%的占空比表示信号的高电平时间等于周期的一半。
占空比的取值范围在0%到100%之间，其中0%表示低电平占主导，100%表示高电平占主导，50%表示高低电平时间相等。
三、占空比测量方法占空比的测量主要有以下几种方法：1. 频率测量法频率测量法是一种直接测量占空比的方法。
步骤如下： 1. 使用频率计测量信号的周期，记为T。
2. 使用占空比计算公式：占空比 = 高电平时间 / T * 100%。
2. 电压积分法电压积分法是一种间接测量占空比的方法。
步骤如下： 1. 将信号通过电阻电容滤波电路，使其转换成直流电压。
2. 将滤波后的信号输入到积分电路中，得到信号的积分值。
3. 使用示波器观察信号的波形，根据积分值计算占空比。
3. 时钟周期测量法时钟周期测量法是一种数字信号测量占空比的方法。
步骤如下： 1. 计算时钟周期的总数目N。
2. 统计高电平的持续时间，记为M。
3. 占空比 = M / N * 100%。
四、占空比测量应用占空比测量在许多电子设备和系统中都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景：1. 脉冲调制在脉冲调制中，占空比用于控制脉冲的宽度，从而实现对信号的调制。
例如，在脉冲宽度调制（PWM）中，通过改变占空比来控制LED的亮度。
2. PWM调光占空比也广泛应用于PWM调光技术中。
通过改变占空比，可以控制LED灯的亮度，实现调光的功能。
3. 电机控制在电机控制中，占空比可以用来控制电机的转速。
通过改变占空比，可以调整电机的驱动电压和电流，从而控制转速和力矩。
五、结论占空比测量是电子工程中常用的一种测量方法，用于测量信号的高电平时长与周期间隔的比值。
开关电源占空比的选择与开关变压器初次级线圈匝数比的计算开关电源是一种通过开关器件（如晶体管或MOSFET）以高频切换方式实现电能的转换和调节。
在开关电源中，占空比（Duty cycle）是指输出电压或电流在一个周期内，高电平时间占整个周期的比例。
在设计开关电源时，通过选择合适的占空比，可以实现所需的输出电压、电流和功率。
占空比的选择需要根据所需的输出电压和电流来确定。
一般来说，开关电源的输出电压与输入电压可以通过占空比来调节，即占空比的大小决定了输出电压的大小。
例如，当占空比为50%时，输出电压等于输入电压的一半。
因此，在进行开关电源设计时，需要根据所需的输出电压和负载特性来选择合适的占空比。
此外，占空比还受到开关器件的特性限制。
开关器件的导通和截止速度会影响到占空比的选择。
一般来说，越高速的开关器件能够实现更高的占空比。
因此，在选择开关器件时，需要考虑其导通和截止速度，并根据需要选择适当的占空比。
开关变压器是开关电源中重要的组成部分，用于实现输入输出电压的变换。
开关变压器的初次级线圈匝数比（Np/Ns）决定了输入和输出电压的关系。
初次级线圈匝数比的计算需要考虑输入输出电压以及转换效率。
初次级线圈匝数比可以根据输入输出电压的比例来计算。
如下所示：Np/Ns=(Vp/Vs)*(1-δ)其中，Np为初次级线圈匝数，Ns为次级线圈匝数，Vp为输入电压，Vs为输出电压，δ为开关变压器的转换效率。
转换效率一般在80%至90%之间，可根据实际情况进行调整。
通过计算初次级线圈匝数比，可以确定开关变压器的参数，如初次级线圈匝数和次级线圈匝数，并进行具体的设计和制造。
总之，开关电源占空比的选择和开关变压器初次级线圈匝数比的计算是开关电源设计中的重要步骤。
正确选择占空比和计算匝数比，可以实现所需的输出电压和电流，并保证开关电源的稳定性和高效性。
在实际设计中，还需要考虑其他因素，如开关器件的选择、转换效率的提高等。
因此，对于开关电源设计人员来说，需具备电路理论基础和设计经验，以能够有效地完成开关电源的设计工作。
开关电源占空比的选择与开关变压器初次级线圈匝数比的计算作者：陶显芳发布时间：2011-07-04文章来源：华强北·电子市场价格指数浏览量：61929下面是开关电源设计务必掌握的知识1、开关电源占空比的选择与计算2、开关变压器初次级线圈匝数比的计算希望从事开关电源设计的工程师对此感兴趣概述：占空比是脉冲宽度调制(PWM)开关电源的调制度，开关电源的稳压功能就是通过自动改变占空比来实现的，开关电源的输出电压与占空比成正比，开关电源输出电压的变化范围基本上就是占空比的变化范围。
由于开关电源输出电压的变化范围受到电源开关管击穿电压的限制，因此，正确选择占空比的变化范围是决定开关电源是否可靠工作的重要因素；而占空比的选择主要与开关电源变压器初、次级线圈的匝数比有关，因此，正确选择开关电源变压器初、次级线圈的匝数比也是一个非常重要的因素。
开关电源占空比和开关电源变压器初、次级线圈的匝数比的正确选择涉及到对开关电源变压器初、次级线圈感应电动势的计算。
因此，下面我们先从分析开关电源变压器初、次级线圈感应电动势开始。
占空比的定义占空比一般是指，在开关电源中，开关管导通的时间与工作周期之比，即：（1）式中：D为占空比，Ton为开关管导通的时间，Toff为开关管关断的时间，T为开关电源的工作周期。
对于一个脉冲波形也可以用占空比来表示，如图1所示。
在反激式开关电源中，开关管导通的时候，变压器次级线圈是没有功率输出的，如果把（1）中的D记为D1，（2）式中的D记为D2，则D1、D2有下面关系：开关变压器初次级线圈的输出波形图2a是输出电压为交流的开关电源工作原理图。
为了便于分析，我们假说变压器初次级线圈的变压比为1:1（即N1=N2，L1=L2），当开关K又导通转断开时，变压器初级、次级线圈产生感应电动势为：（6）式中：为变压器初级线圈的励磁电流，由此可知，变压器初、次级线圈产生的反电动势主要是由励磁电流产生的。
开关管占空比
开关管占空比是电子学中的一个重要概念，它是指开关管导通时间与周期时间之比。
在电子电路中，开关管占空比的大小直接影响着电路的工作效率和稳定性。
本文将从定义、作用、计算方法和应用等方面进行阐述。
一、定义
开关管占空比是指开关管导通时间与周期时间之比，通俗地说就是开关管导通时间所占的比例。
在交流电路中，周期时间为电源电压的正弦波周期，而在直流电路中，周期时间为开关管的工作周期。
二、作用
开关管占空比的大小直接影响着电路的工作效率和稳定性。
当开关管导通时间较长时，电路的平均输出电压较高，电路的输出功率也相应增加，但是开关管的损耗也会增加，从而影响电路的稳定性。
当开关管导通时间较短时，电路的平均输出电压较低，电路的输出功率也相应减小，但是开关管的损耗也会减小，从而提高电路的稳定性。
三、计算方法
开关管占空比的计算方法很简单，只需要将开关管导通时间除以周期时间即可。
例如，当开关管导通时间为1ms，周期时间为10ms时，开
关管占空比为10%。
四、应用
开关管占空比在电子电路中有着广泛的应用。
在直流电源中，开关管占空比的大小决定了电路的输出电压和电流大小。
在交流电源中，开关管占空比的大小决定了电路的输出电压和电流大小，同时也影响着电路的功率因数和谐波失真等指标。
在直流变换器中，开关管占空比的大小决定了电路的输出电压和电流大小，同时也影响着电路的效率和稳定性。
总之，开关管占空比是电子电路中的一个重要概念，它的大小直接影响着电路的工作效率和稳定性。
在实际应用中，我们需要根据具体的电路要求来确定开关管占空比的大小，以达到最佳的工作效果。
开关电源测试方法开关电源是一种将电能转换为其他形式能量供电的电源设备。
它广泛应用于各个领域，如电子设备、通信设备、计算机、家用电器等。
在生产过程中，需要对开关电源进行测试，以确保其性能和质量符合要求。
本文将介绍开关电源的测试方法。
1.输出电压测试：开关电源的主要功能是输出一个稳定的直流电压。
在进行输出电压测试前，需要先调节开关电源的输出电压到预设值。
然后使用数字万用表或专用电压表测量输出电压，并与预设值进行比较。
如果测量值与预设值相差较大，则可能存在输出电压不稳定或失调的问题。
2.输出电流测试：类似于输出电压测试，输出电流测试也需要先将开关电源的输出电流调节到预设值。
然后使用电流表测量输出电流，并与预设值进行比较。
如果测量值与预设值相差较大，则可能存在输出电流不稳定或失调的问题。
3.效率测试：效率是评价开关电源性能的重要指标之一、效率测试一般需要使用电源负载和功率计。
首先将开关电源连接到负载上，然后使用功率计测量输入功率和输出功率。
通过计算电源的输出功率与输入功率的比值，即可得到开关电源的效率。
4.转换时间测试：开关电源的转换时间是指从输入电源发生变化到输出电压或电流稳定的时间。
转换时间测试一般需要使用示波器和信号发生器。
首先将信号发生器输出一个方波信号作为输入信号，然后使用示波器测量输出电压或电流的变化，并记录其稳定的时间。
根据记录的数据计算转换时间。
5.过载保护测试：开关电源通常具有过载保护功能，当负载超过设定值时，会自动切断输出电源以避免损坏。
过载保护测试可以使用电源负载进行模拟。
通过逐步增加负载，观察开关电源是否能够在负载超过设定值时切断输出电源。
6.过压保护和欠压保护测试：过压保护和欠压保护是开关电源的重要保护功能之一、过压保护测试可以使用恒压电源模拟，逐步增加输入电压，观察开关电源是否能够在输入电压超过设定值时切断输出电源。
欠压保护测试可以通过降低输入电压来进行模拟，观察开关电源是否能够在输入电压低于设定值时切断输出电源。
开关电源占空比的选择与开关变压器初次级线圈匝数比的计算下面是开关电源设计务必掌握的知识1、开关电源占空比的选择与计算2、开关变压器初次级线圈匝数比的计算希望从事开关电源设计的工程师对此感兴趣概述：占空比是脉冲宽度调制(PWM)开关电源的调制度，开关电源的稳压功能就是通过自动改变占空比来实现的，开关电源的输出电压与占空比成正比，开关电源输出电压的变化范围基本上就是占空比的变化范围。
由于开关电源输出电压的变化范围受到电源开关管击穿电压的限制，因此，正确选择占空比的变化范围是决定开关电源是否可靠工作的重要因素；而占空比的选择主要与开关电源变压器初、次级线圈的匝数比有关，因此，正确选择开关电源变压器初、次级线圈的匝数比也是一个非常重要的因素。
开关电源占空比和开关电源变压器初、次级线圈的匝数比的正确选择涉及到对开关电源变压器初、次级线圈感应电动势的计算。
因此，下面我们先从分析开关电源变压器初、次级线圈感应电动势开始。
1.1占空比的定义占空比一般是指，在开关电源中，开关管导通的时间与工作周期之比，即：（1）式中：D为占空比，Ton为开关管导通的时间，T off为开关管关断的时间，T为开关电源的工作周期。
对于一个脉冲波形也可以用占空比来表示，如图1所示。
在反激式开关电源中，开关管导通的时候，变压器次级线圈是没有功率输出的，如果把（1）中的D记为D1，（2）式中的D记为D2，则D1、D2有下面关系：1.2开关变压器初次级线圈的输出波形图2a是输出电压为交流的开关电源工作原理图。
为了便于分析，我们假说变压器初次级线圈的变压比为1:1（即N1=N2，L1=L2），当开关K又导通转断开时，变压器初级、次级线圈产生感应电动势为：（6）式中：为变压器初级线圈的励磁电流，由此可知，变压器初、次级线圈产生的反电动势主要是由励磁电流产生的。
我们从（5）可以看出，当变压器初、次级线圈的负载电阻R很大或者开路的情况下，变压器初、次级线圈产生的感应电动势峰值是非常高的，如果这个电压直接加到电源开关管两端，电源开关管一定会被击穿。
