5BUCK电路的性能研究

姓名：闵盛学号：201340210222-1-实验报告5实验项目名称：BUCK电路的性能研究同组人：张莉莎杨子腾实验时间：2015.11.295.6节实验室：K2-414指导教师：南光群一、实验目的(1)熟悉BUCK电路的工作原理。(2)熟悉BUCK电路的组成及其工作特点。二、实验所需仪器序号型号备注1电力电子实验装置（直流变换器综合电路板）BUCK电路板2示波器3万用表4PC机及MATLAB仿真软件三、实验线路及原理1、BUCK电路(BuckChopper)的基本工作原理BUCK电路(BuckChopper)的原理图如图5-1所示。图中IRF540N为全控型器件，选用MOSFET管。D5为续流二极管。由图5-2中Q3（MOSFET管）的栅极电压波形UG2可知，当Q3处于通态时，电源Ui向负载供电，UD5=Ui。当Q3处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD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ton为Q3处于通态的时间，toff为Q3处于断态的时间，T为开关周期，D为导通占空比，简称占空比或导通比(D=ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比D，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为BUCK电路。BUCK电路由反激电源提供输入24V输出10V*L2InductorIron330uF/50VC19BuckVF+103C18BuckCF+Q3IRF540NMOS_G2103C1210R1210kR13BuckF-MOS_E2*R271k/2W*R281k/2WR291k/2W0.5Ω/2WR300.2Ω/2WR310.2Ω/2WR32R262.4kC20330uF/50V1TP14TP1TP15TPC4470UF/50VLED3LEDMOS_C2VBuckDC+VBuckDC-12JK3CON2D5RHR151201TP17TP1TP16TP图5-1BUCK电路的原理图iionioffononoaUUTtUtttU姓名：闵盛学号：201340210222-2-图5-2BUCK电路的波形图2、BUCK电路的仿真模型图5-3BUCK电路的仿真模型四、实验内容及方法(1)打开实验装置门，对照BUCK电路图熟悉电力电子实验装置中直流变换器综合电路板的BUCK电路板。(2)闭合S1，通过装置显示屏，点击直流变换器实验，选定降压BUCK电路实验，点击开环实验。(3)设定好驱动信号占空比，占空比D选取30%。用示波器分别观测输入电压（测试点TP14-TP16）、输出电压（测试点TP14-TP17）和PWM驱动信号（测试点TP15-TP16）的波形，记录输入电压和输出电压的大小、PWM驱动信号的频率、占空比和幅值。(4)设定好驱动信号占空比，占空比D选取60%。用示波器分别观测输入电压（测试点TP14-TP16）、输出电压（测试点TP14-TP17）和PWM驱动信号（测试点TP15-TP16）的波形，记录输入电压和输出电压的大小、PWM驱动信号的频率、占空比和幅值。(5)设定好驱动信号占空比，占空比D选取90%。用示波器分别观测输入电压（测试点TP14-TP16）、输出电压（测试点TP14-TP17）和PWM驱动信号（测试点TP15-TP16）的波形，记录输入电压和输出电压的大小、PWM驱动信号的频率、占空比和幅值。*做实验时应将观测的实验波形用U盘保存并COPY给老师，所以每一组实验时至少要带一个U盘。（6）建立图5-3所示BUCK电路仿真模型，E=24V，L=10-3H、C=660µF、R=10Ω，IGBT的开关频率为10kHz。分别给出占空比为30%、60%、和90%时的仿真波形。**上述仿真实验步骤在实验课前完成，实验时，由老师抽查的学生演示并运行做好的电路仿真。在演示时回答老师的提问或完成老师所指定的操作。五、思考题(1)BUCK电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？UGUDtttUOtontofTUi姓名：闵盛学号：201340210222-3-六、实验分析(1)分析不同占空比时，BUCK电路中各电路波形的变化原因。(2)验证实际波形与理论波形是否一致，如不一致试说明其原因。(3)讨论、分析实验中出现的各种现象。七、注意事项(1)用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好使用一个探头指导教师批阅及成绩指导教师签名：年月日