MOSFET升降压斩波电路
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MOSFET降压斩波电路设计
题目MOSFET降压斩波电路设计姓名学号班级指导老师日期前言直流-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。
目录1.设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)2降压斩波电路设计方案 (2)2.1降压斩波电路原理图 (2)2.2降压斩波电路工作原理图 (2)3 MOSFET驱动电路设计 (3)3.1驱动电路方案选择 (3)3.2 驱动电路原理 (4)4保护电路 (5)4.1过电压保护 (5)4.2过电流保护 (6)5电路各元件的参数设定 (6)5.1 MOSFET简介 (6)5.1.1功率MOSFET的结构 (7)5.1.2功率MOSFET的工作原理 (7)5.2各元件参数计算 (8)6系统仿真及结论 (9)6.1 仿真电路及其仿真结果 (9)6.2仿真结果分析 (15)总结 (15)参考文献 (16)MOSFET降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1 设计要求利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
输入直流电压Ud=100V，输出功率P=300W ，开关频率为5KHz，占空比10%到90%，输出电压脉率小于10%。
1.2 设计方案电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
分别简述升降压斩波电路和cuk斩波电路的基本原理
分别简述升降压斩波电路和cuk斩波电路的基本原理升降压斩波电路和Cuk斩波电路都是常用于信号处理和通信系统中的斩波电路,其基本原理如下:1. 升降压斩波电路升降压斩波电路是一种基于电压斩波的电路,其工作原理是将一个高频电压信号转换成一个高频电流信号,并通过一个升降压器将高频电流信号转换成电压信号,从而实现斩波。
该电路的基本结构包括源极、漏极、正反馈极和斩波器等组成部分。
在升降压斩波电路中,源极和漏极之间的电压变化是斩波信号的来源。
当高频电压信号通过源极和漏极时,电压信号会经历一个陡峭的下降阶段,并在下降末期达到一个稳定的基线电压。
在这个过程中,漏极和正反馈极之间的电压也会发生突变,从而产生一个高频电流信号,这个电流信号被反馈到斩波器中,从而进一步产生新的电压信号。
升降压斩波电路的优点在于其可以实现快速、精确的斩波,并且可以在高频信号处理和通信系统中应用。
但是,该电路的缺点在于其输出信号的频率较低,因此不能应用于处理中低频信号。
2. Cuk斩波电路Cuk斩波电路是一种基于电流斩波的电路,其工作原理是将一个高频电流信号转换成一个高频电压信号,并通过一个斩波器将高频电压信号转换成电流信号。
该电路的基本结构包括源极、漏极、正反馈极、斩波器和控制器等组成部分。
在Cuk斩波电路中,源极和漏极之间的电流发生变化是斩波信号的来源。
当高频电流信号通过源极和漏极时,电流信号会经历一个陡峭的下降阶段,并在下降末期达到一个稳定的基线电压。
在这个过程中,控制器会控制漏极和正反馈极之间的电压,从而使得漏极和正反馈极之间的电流发生变化,从而产生一个高频电压信号。
Cuk斩波电路的优点在于其可以实现高精度的斩波,并且可以在中低频信号处理和通信系统中应用。
但是,该电路的输出信号的频率较高,因此不能应用于处理中低频信号。
综上所述,升降压斩波电路和Cuk斩波电路都是常用于信号处理和通信系统中的斩波电路,其基本原理如下:- 升降压斩波电路是一种基于电压斩波的电路,通过将高频电压信号转换成高频电流信号,从而实现斩波。
MOSFET升压斩波电路设计说明书要点
电力电子技术课程设计说明书MOSFET升压斩波电路设计（纯电阻负载）院、部：电气与信息工程学院学生姓名：彭世平指导教师：肖文英职称专业：自动化班级：自本1101班完成时间：2014-05-28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,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。
MOSFET升压斩波电路又称为boost变换器，它对输入电压进行升压变换。
通过控制电路的占空比即通过MOSFET来控制升压斩波电路的输出电压。
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。
本文设计的是一个可调的直流升压斩波电源，利用MOSFET升压直流斩波电路原理,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）。
直流斩波电路的控制电路用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。
关键词：升压斩波；占空比；变换器ABSTRACTDC chopping circuit as a fixed voltage or adjustable voltage DC-DC converter DC into, in the DC drive system, charging a storage circuit, switching power supply, power electronic converter and the common application of electrical equipment. Appeared such as down converter circuit means pressure chopper circuit, chopper circuit, Buck chopper circuit, chopper circuit, composite.MOSFET chopper circuit is also known as the boost converter, it is boosted to transform the input voltage. The output voltage cycle through the MOSFET to control the boost chopper control circuit. DC chopper technology has been widely used in the switching mode power supply and DC motor, the acceleration is smooth, fast response, energy saving control. Full controlled power electronic devices MOSFET in traction electric drive power transmission and transformation, active power filter has been widely used. This design is an adjustable DC chopper power, using the principle of MOSFET boost DC chopper circuit, the DC to DC voltage or other fixed adjustable voltage, also known as the DC to DC converter (DC/DC Converter). Control circuit for DC chopper circuit with the PWM control chip SG3525 as the core, the control circuit outputs adjustable duty cycle rectangular wave.Key words boost chopper; duty cycle; converter目录第1章绪论 (1)1.1直流斩波电路简介 (1)1.2 MOSFET简介 (1)1.3 PWM控制芯片SG3525简介 (1)1.4 仿真软件介绍 (2)1.4.1 Multisim (2)1.4.2 MATLAB (2)第2章MOSFET升压斩波电路设计要求及方案 (3)2.1 设计要求 (3)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (3)2.1.1总体方案 (3)2.3 设计方案各电路简介 (3)2.3.1电容滤波单相不可控整流电路 (3)2.3.2 MOSFET斩波电路 (4)2.3.3触发电路 (4)2.3.3保护电路 (4)第三章MOSFET升压斩波主电路设计 (5)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (5)3.1.1电路原理图 (5)3.1.2电路原理及其工作波形 (5)3.1.3主要的数量关系 (6)3.2 MOSFET升压斩波电路 (6)3.2.1 电路原理图 (6)3.2.2电路原理及其工作波形 (6)3.2.3主要的数量关系 (7)第四章控制电路与保护电路设计 (8)4.1 MOSFET驱动电路 (8)4.1.1驱动电路原理图 (8)4.1.2 电路工作原理 (8)4.2 保护电路 (9)4.1.1变压器的保护 (9)第五章总体电路原理图及其说明 (10)5.1总体电路原理图 (10)5.2 MATLAB仿真电路图 (10)5.3仿真波形图 (11)5.4波形分析 (11)第6章.心得体会 (12)参考文献 (13)致谢 (14)第1章绪论1.1直流斩波电路简介直流斩波电路（DC Chopper）,也称直接变流电路，它的的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流。
升降压斩波电路原理
升降压斩波电路原理升降压斩波电路是一种常见的电子电路，它可以实现对电压的升降转换，并且具有斩波功能。
在实际应用中，升降压斩波电路被广泛应用于电源变换器、逆变器、稳压器等电子设备中。
本文将从原理入手，对升降压斩波电路进行详细介绍。
首先，我们来看一下升降压斩波电路的基本原理。
升降压斩波电路通过控制开关管的导通和截止，实现对输入电压的升降转换。
当开关管导通时，电压可以升高；当开关管截止时，电压可以降低。
同时，斩波电路可以通过对开关管的控制，实现对输出波形的调节，从而实现对电压的稳定输出。
其次，我们来看一下升降压斩波电路的工作原理。
在升压模式下，当开关管导通时，电感储能，电压升高；当开关管截止时，电感释放能量，电压继续上升。
在降压模式下，当开关管导通时，电容储能，电压下降；当开关管截止时，电容释放能量，电压继续下降。
通过不断地切换开关管的导通和截止状态，可以实现对电压的升降转换。
接下来，我们来看一下升降压斩波电路的关键部件。
升降压斩波电路通常由开关管、电感、电容、二极管等组成。
开关管用于控制电路的导通和截止，电感和电容用于能量的储存和释放，二极管用于实现电流的单向导通。
这些部件协同工作，实现了升降压斩波电路的功能。
最后，我们来看一下升降压斩波电路的应用。
升降压斩波电路广泛应用于各种电子设备中，如电源变换器、逆变器、稳压器等。
在这些应用中，升降压斩波电路可以实现对电压的升降转换，并且具有较好的稳定性和效率。
因此，升降压斩波电路在电子领域中具有重要的应用价值。
综上所述，升降压斩波电路是一种常见的电子电路，它通过控制开关管的导通和截止，实现对电压的升降转换，并且具有斩波功能。
在实际应用中，升降压斩波电路被广泛应用于电子设备中，具有重要的应用价值。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
简述升降压斩波电路的工作原理
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。
mosfet升压斩波课程设计
mosfet升压斩波课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解MOSFET升压斩波电路的基本原理，掌握其工作过程和关键参数的计算。
2. 学生能掌握MOSFET器件的选型原则，理解其与升压斩波电路性能之间的关系。
3. 学生了解升压斩波电路在不同应用场景中的优缺点，并能结合实际需求进行合理设计。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成MOSFET升压斩波电路的搭建和调试。
2. 学生能够分析电路中存在的问题，并提出相应的优化方案。
3. 学生能够通过实际操作，验证理论知识的正确性，提高实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对电力电子技术学科的兴趣，激发学习热情。
2. 学生能够认识到MOSFET升压斩波电路在现实生活中的应用价值，提高社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中，培养沟通与交流的能力，增强合作意识。
本课程旨在帮助学生掌握MOSFET升压斩波电路的相关知识，提高实践操作能力，培养学生对电力电子技术的兴趣和责任感。
针对高年级学生的特点和教学要求，课程目标具体、可衡量，为后续的教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. MOSFET升压斩波电路原理- 介绍MOSFET器件的结构、工作原理和特性。
- 讲解升压斩波电路的基本原理，包括电路组成、工作过程和关键参数计算。
2. MOSFET升压斩波电路设计与应用- 分析MOSFET器件的选型原则，及其与升压斩波电路性能的关系。
- 介绍升压斩波电路在不同应用场景中的设计方法和注意事项。
- 结合教材章节，进行实例分析和讨论。
3. 实践操作与调试- 安排实验室实践课程，指导学生搭建MOSFET升压斩波电路。
- 教学内容涵盖电路调试、问题分析及优化方案提出。
教学进度安排如下：1. 第1周：MOSFET器件结构、工作原理及特性。
2. 第2周：升压斩波电路原理及关键参数计算。
3. 第3周：MOSFET升压斩波电路设计与应用。
升压斩波电路
五、MOSFET驱动电路设计
1、驱动电路方案选择
该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4)足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。
在 u2 负半周，仍在触发延迟角α处触发 VT2 和 VT3（VT2 和 VT3 的α=0 处为ω t=π） ，VT2 和 VT3 导通，电流从电源的 b端流出，经 VT3、R、VT2 流回电源 a 端。
到 u2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。此后又是 VT1 和 VT4 导通。如此循环工作下去。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 U2和 U2。图5是电阻性负载的单项桥式全控整流电路波形图。
当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
4、各元件参数计算
由于
= / =2/1,故变压器匝数比为2:1.
=311.2~466.8。
取 500V
取 =80V,由于 ,代入
（2）5.1（11.0%）V微调基准电源。
（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz—400KHz.
（4）具有振荡器外部同步功能。
（5）死区时间可调。
（6）内置软启动电路。
（7）具有输入欠电压锁定功能。
（8）具有PWM琐存功能，禁止多脉冲。
（9）逐个脉冲关断。
（10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA(峰值)。
1、驱动电路方案选择
该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4)足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。
在 u2 负半周，仍在触发延迟角α处触发 VT2 和 VT3（VT2 和 VT3 的α=0 处为ω t=π） ，VT2 和 VT3 导通，电流从电源的 b端流出，经 VT3、R、VT2 流回电源 a 端。
到 u2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。此后又是 VT1 和 VT4 导通。如此循环工作下去。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为 U2和 U2。图5是电阻性负载的单项桥式全控整流电路波形图。
当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P型半导体反型成N型而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
4、各元件参数计算
由于
= / =2/1,故变压器匝数比为2:1.
=311.2~466.8。
取 500V
取 =80V,由于 ,代入
（2）5.1（11.0%）V微调基准电源。
（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz—400KHz.
（4）具有振荡器外部同步功能。
（5）死区时间可调。
（6）内置软启动电路。
（7）具有输入欠电压锁定功能。
（8）具有PWM琐存功能，禁止多脉冲。
（9）逐个脉冲关断。
（10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA(峰值)。
电力电子课程设计-MOSFET升压斩波电路设计
电力电子实训报告课程名称电力电子技术题目MOSFET升压斩波电路设计专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导老师:日期:引言本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper），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。
通过电力电子系统实训达到以下几个目的：1.培养学生文献检索的能力；2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；3.培养学生运用知识的能力和工程设计的能力；4.提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
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。
2)数量关系设V通态的时间为t on，此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为t off，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：T/t off>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路电压升高得原因：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1.2 晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。
广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。
mosfet降压斩波电路 (纯电阻负载)介绍
mosfet降压斩波电路 (纯电阻负载)介绍MOSFET降压斩波电路是一种常用的直流电源控制电路，在纯电阻负载方面被广泛应用。
下面将从以下几个方面进行介绍。
一、电路原理MOSFET降压斩波电路是通过MOSFET管的导通和截止来实现直流电压的控制。
当MOSFET管导通时，电流通过MOSFET管和负载形成一个电压降，从而将原直流电压降低；当MOSFET管截止时，负载中的电流就会被磁场感应电压带回直流电源中，这就实现了负载电流的轻松控制。
二、电路特点MOSFET降压斩波电路具有很多优点，如可靠性高、速度快等，但其中最重要的是其高效率和稳定性。
其高效率使其可以大幅降低功耗，提高设备的运行效率。
而稳定性则可以保证电路在各种应用场合下都能稳定地工作。
三、电路实现MOSFET降压斩波电路的实现可以分为以下几个环节：1.设计合适的MOSFET管：选用合适的MOSFET管可以实现电路的高效率和稳定性。
2.设计适当的电压控制电路：电压控制电路的设计要适应负载电流的变化，从而实现电路的高效率控制。
3.设计合适的滤波电路：滤波电路可以减少输出电压的纹波，从而保证输出电压的稳定性。
4.安装合适的保护电路：保护电路可以避免电路在过载、短路等情况下受到损坏。
四、实际应用MOSFET降压斩波电路在工业和家庭应用中都有广泛的应用。
例如，在电子设备中，MOSFET降压斩波电路可以控制设备的输出电压，这可以在电路工作时减少电能的浪费，提高电能的利用效率。
另外，MOSFET 降压斩波电路还可以应用于太阳能、风能等新型能源的发电电路中，提高发电的效率和稳定性。
总之，MOSFET降压斩波电路是一种有效的直流电源控制电路，在纯电阻负载方面被广泛应用。
其高效率和稳定性使其成为电子设备和新型能源应用等领域中不可替代的关键技术。
MOSFET升降压斩波电路
MOSFET升降压斩波电路电力电子技术课程设计报告MOSFET升降压斩波电路设计班级: 110306班姓名: ***学号: 20111049指导教师: 侯云海时间: 2014年1月10日题目:MOSFET升降压斩波电路设计一、课程设计的目的1. 电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。
它与理论教学和实践教学相配合～可使我们在理论联系实际～综合分析～理论计算～归纳整理和实验研究方面得到综合训练和提高～从而培养学生独立解决实际问题的能力。
2. 加深理解电力电子技术的课程内容～建立正确的设计思想～熟悉工程设计的顺序和方法～提高正确使用技术资料～标准～手册等的独立工作能力。
3. 为后续课程的学习打下坚实的基础。
二、设计的技术数据及要求1、交流电源:单相220V,2、前级整流输出输电压: U=50V，80V, d3、输出功率:300W,4、开关频率5KHz,5、占空比10%—90%,6、输出电压脉率:小于10%。
三、设计内容及要求1、方案的论证及方案的选择:1.1总体方案论证图11.2 方案一:MOSFET降压斩波电路, MOSFET降压斩波电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。
该电路使用一个全控型器件V～图中为MOSFET。
为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道～设臵了续流二极管VD。
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。
图2 降压斩波电路原理图, MOSFET降压斩波电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET～用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。
当t=0 时MOSFET 管被激励导通电源U向负载供电～负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升～当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零～负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L较大。
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电力电子技术课程设计报告MOSFET升降压斩波电路设计班级：110306班姓名：***学号：********指导教师：***时间：2014年1月10日题目：MOSFET升降压斩波电路设计一、课程设计的目的1.电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。
它与理论教学和实践教学相配合，可使我们在理论联系实际，综合分析，理论计算，归纳整理和实验研究方面得到综合训练和提高，从而培养学生独立解决实际问题的能力。
2.加深理解电力电子技术的课程内容，建立正确的设计思想，熟悉工程设计的顺序和方法，提高正确使用技术资料，标准，手册等的独立工作能力。
3.为后续课程的学习打下坚实的基础。
二、设计的技术数据及要求1、交流电源：单相220V；2、前级整流输出输电压：U d=50V～80V；3、输出功率：300W；4、开关频率5KHz；5、占空比10%—90%；6、输出电压脉率：小于10%。
三、设计内容及要求1、方案的论证及方案的选择：1.1总体方案论证图11.2 方案一：MOSFET降压斩波电路➢MOSFET降压斩波电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。
该电路使用一个全控型器件V，图中为MOSFET。
为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。
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。
图2 降压斩波电路原理图➢MOSFET降压斩波电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。
当t=0 时MOSFET 管被激励导通电源U向负载供电，负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升，当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L较大。
电路工作时的波形图如图3所示。
至一个周期T结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。
当电力电子系统工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图2所示。
负载电压平均值为：（2.1）负载电流平均值为：（2.2）式中，t on为MOSFET处于通态的时间；t off为MOSFET处于断态的时间；T为开关周期；α为导通占空比。
由式（1.1）可知，输出到负载的电压平均值U o最大为U，减小占空比α，U o随之减小。
因此将该电路称为降压斩波电路。
也称buck 变换器。
根据对输出电压平均值进行调试的方式不同，可分为三种工作方式：（1）保持开关导通时间不变，改变开关T，称为频率调制工作方式；（2）保持开关周期T不变，调节开关导通时间，称为脉冲宽调制工作方式；3) 开关导通时间和开关周期T 都可调，称为混合型。
图3 降压斩波电路的工作波形2、主电路的设计2.1 整流电路的设计整流电路尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用最为广泛的电路。
不仅应用于工业，也广泛应用于交通运输，电力系统，通信系统，能源系统等其他领域。
本实验装置采用单相桥式全控整流电路（所接负载为纯电阻负载），如图4所示。
图4 单相桥式全控整流电路在单项桥式全控整流电路中，晶闸管VT1 和VT4 组成一对桥臂，VT2 和VT3 组成另一对桥臂。
在u2 正半周（即a 点电位高于b 点电位），若4 个晶闸管均不导通，负载电流id 为零，ud 也为零，VT1、VT4 串联承受电压u2，设VT1 和VT4 的漏电阻相等，则各承受u2 的一半。
若在触发角α处给VT1 和VT4 加触发脉冲，VT1、VT4 即导通，电流从a 端经VT1、R、VT4 流回电源b 端。
当u2 为零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1 和VT4 关断。
在u2 负半周，仍在触发延迟角α处触发VT2 和VT3（VT2 和VT3 的α=0 处为ωt=π），VT2 和VT3 导通，电流从电源的b 端流出，经VT3、R、VT2 流回电源a 端。
到u2 过零时，电流又降为零，VT2 和VT3 关断。
此后又是VT1 和VT4 导通。
如此循环工作下去。
晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为2U2和2U2。
图5是电阻性负载的单项桥2式全控整流电路波形图。
图 5 单项桥式全控整流电路电阻性负载波形图整流电压平均值为：向负载输出的直流电流平均值为：流过晶闸管的电流平均值为：题目中要求前级整流输出电压限制在50V —100V 之间，输入电压U1为220V ，则输入电压U2最大为41.7 ，变压器匝数比N1:N2=4：1 。
2.2 电路各元件的参数设定 2.2.1 MOSFET 简介MOSFET 的原意是：MOS （Metal Oxide Semiconductor 金属氧化物半导体），FET （Field Effect Transistor 场效应晶体管），2cos 129.0)(sin 221αωωππα+==⎰U t td U UdRUd dI=I IddvT21=即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。
结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。
其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
2.2.2 功率MOSFET的结构功率MOSFET的内部结构和电气符号如图6所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。
导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET, （Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
图6 MOSFET 的结构与电气图形符号2.2.3 功率MOSFET 的工作原理截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
P 基区与N 漂移区之间形成的PN 结J 1反偏，漏源极之间无电流流过。
导电：在栅源极间加正电压U GS ，栅极是绝缘的，所以不会有栅极电流流过。
但栅极的正电压会将其下面P 区中的空穴推开，而将P 区中的少子-电子吸引到栅极下面的P 区表面。
当U GS 大于U T （开启电压或阈值电压）时，栅极下P 区表面的电子浓度将超过空穴浓度，使P 型半导体反型成N 型而成为反型层，该反型层形成N 沟道而使PN 结J 1消失，漏极和源极导电。
2.2.4 各元件参数计算根据设计要求可选大小为100V 的直流电压源，如果选取降压斩波电路的占空比为50%，则输出电压50o U V =，输出功率2o o U P R=，要求输出功率为300W ，可计算出负载电阻8.33R =Ω。
电压控制电压源和脉冲电压源可组成MOSFET 功率开关的驱动电路。
计算C L ：由式，周期T 可由开关频率5KHz 得出为4210s -⨯，把o U 、、o P 代入上式得出44.1710C L H -=⨯。
虽说电感L 的值越大，得到的图形越稳定，但在此电路中，需要看到文波，因此按计算值设置参数就可以啦。
计算C ：由式，要求脉动率10%<，取10%，计算，代入上式计算出。
虽说电容C 的值越大，得到的图形越稳定，但在此电路中，需要看到文波，因此按计算值设置参数就可以啦。
若取其他占空比时各参数值的计算方法与此一致，不同占空比时各个参数的值如表7所示。
表7 不同占空比时各个参数的值3、控制电路设计SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM 控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动功能；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。
其特点如下：（1）工作电压范围宽：8—35V。
（2）5.1（11.0%）V微调基准电源。
（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz—400KHz.（4）具有振荡器外部同步功能。
（5）死区时间可调。
（6）内置软启动电路。
（7）具有输入欠电压锁定功能。
（8）具有PWM琐存功能，禁止多脉冲。
（9）逐个脉冲关断。
（10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA(峰值)。
SG3525内置了5.1V精密基准电源，微调至1.0%，在误差放大器共模输入电压范围内，无须外接分压电组。
SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。
在CT引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。
由于SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。
SG3525内部结构如图2.5所示，直流电源Vs 从脚15 接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的元器件作为电源。
振荡器脚5 须外接电容CT，脚6须外接电阻RT。
振荡器频率由外接电阻RT 和电容CT决定，振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。
其他引脚分别为：引脚1为反相输入，2为同相输入引脚，3为同步端引脚，4为振荡器输出引脚，7为放电端引脚，8为软启动端引脚，9为补偿引脚，10为闭锁控制引脚，引脚12接地。
内部结构如图8所示：图8 控制电路内部结构图在升降压斩波电路中，三极管V的基极接驱动电路的V-G，发射极E接驱动电路的V-E，结点11、12、13、14为SG3525的相应引脚。
如图9：图9 SG3525芯片的相应引脚4、MOSFET驱动电路设计4.1 驱动电路方案选择该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE 管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。