(完整版)电力电子课程设计直流斩波电路(优秀设计)..

课程设计报告课题名称：直流斩波电路的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：自动化指导教师姓名学生姓名课题名称直流斩波电路的设计内容及任务一、设计任务和要求（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。（4）广泛收集相关资料。（5）独立思考，刻苦专研，严禁抄袭。（6）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。二、设计内容（1）明确设计任务，对所要设计地任务进行具体分析，充分了解系统性能，指标要求。（2）制定设计方案。（3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结。三、技术指标斩波电路输出电压为100±5V，直流降压斩波电路输入电压为直流流200V，直流升压斩波电路输入电压为直流50V。脉冲周期为50μS（降压）40μS（升压），脉冲信号占空比可以通过SG3525调节。进度安排起止日期设计内容6.1分析设计任务，确定元件参数、指标6.1用Multisim进行仿真，Protel绘制硬件电路图6.2撰写设计报告答辩成绩指导教师评阅意见摘要直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DCConverter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）。本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的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主要是仿真分析，借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系，利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完成。关键字：直流斩波；PWM；SG3525目录1直流斩波主电路的设计.........................................................................................11.1直流斩波电路原理......................................................................................11.1.1直流降压斩波电路...........................................................................11.2.2直流升压斩波电路...........................................................................21.2主电路的设计..............................................................................................31.2.1直流降压斩波电路...........................................................................31.2.2直流降压斩波电路参数计数...........................................................31.2.3直流升压斩波电路...........................................................................41.2.4直流升压斩波参数计算...................................................................42触发电路设计........................................................................................................52.1控制及驱动电路设计..................................................................................52.1.1PWM控制芯片SG3525简介.........................................................52.1.2SG3525内部结构及工作特性.........................................................52.1.3触发电路...........................................................................................62.2系统总电路图.............................................................................................73电路仿真................................................................................................................83.1触发电路的仿真..........................................................................................83.1.1Multisim仿真电路的建立...............................................................83.1.2触发电路的仿真结果及分析...........................................................93.2直流降压斩波电路的仿真及分析.............................................................103.2.1Multisim仿真电路的建立.............................................................103.2.2直流降压斩波电路仿真结果及分析.............................................103.3升压斩波电路仿真.....................................................................................113.3.1Multisim仿真电路的建立.............................................................113.3.2直流升压斩波电路仿真结果及分析.............................................124总结与体会..........................................................................................................13参考文献.....................................................................................................................1411直流斩波主电路的设计1.1直流斩波电路原理1.1.1直流降压斩波电路直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其原理电路如图1-1所示。在开关器件V导通时，有电流经电感L向负载供电，在V关断时，电感L释放储能，维持负载电流，电流经负载和二极管VD形图1-1直流降压斩波电路原理图成回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为：（1-1）式中T为V开关周期,ont为导通时间，为占空比。Uo最大为E，减小a，Uo随之减小——降压斩波电路。也称为Buck变换器(BuckConverter)。负载电流平均值为：REUIm00（1-2）电流断续时，uo平均值会被抬高，一般不希望出现。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式:（l）保持开关周期T不变，调节开关导通时间ont，称为PWM(PulseWidthMadula-tion)或脉冲调宽型。（2）保持开关导通时间ont不变，改变开关周期T,称为频率调制或调频型。（3）ont和T都可调，使占空比改变，称为混合型。EETtEtttUonoffonono21.2.2直流升压斩波电路直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1-2所示。在电路中V导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧图1-2直流升压斩波电路原理图得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为:（1-3）式中T为V开关周期,ont为导通时间，ottt为关断时间。升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。EtTEtttUoffoffoffono31.2主电路的设计1.2.1直流降压斩波电路直流降压斩波主电路图如图1-3所示。图1-3直流降压斩波主电路1.2.2直流降压斩波电路参数计数设计降压斩波电路中，直流降压变压器电源电压E=200V，负载电阻R=10Ω，试选L=2mH,T=50μS,ton=25μS。根据判断电流断续的条件：11eem（1-4）RL=0.0002，T=0.1，=0.0511ee=0.487m（1-5）所有所选L符合要求，电流不断续。全控型器件选择SiliconNChannelMOSFET2SK307L，其主要参数如下：关断频率：f=1MHztond)(=60ns（1-6）toffd)(=550ns（1-7）ID=75A（1-8）VVDS40（1-9）VVGSS20（1-10）42SK307的参数符合设计要求。理论计算降压后输出结果：VETtUono100（1-11）ARUIoo10（1-12）1.2.3直流升压斩波电路直流升压斩波电路主电路图如图1-4所示。图1-4直流升压斩波主电路1.2.4直流升压斩波参数计算设计降升斩波电路中，直流升压变压器电源电压E=50V，负载电阻R=10Ω，试选L=2mH,T=40μS,ton=20μS。C=30mF根据判断电流断续的条件：eem11（1-13）其中α+β=1，经计算可