电力电子-降压斩波电路设计

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1、降压斩波电路设计电力电子课程设计说明书题目：降压斩波电路设计学生姓名：蒋文锋学号：201206010216院（系）：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：康家玉2014年12月20日18降压斩波电路设计目录一、设计背景2二设计要求与方案22.1设计要求22.2方案确定3三主电路设计43.1主电路方案43.2工作原理43.3参数分析6四控制电路设计74.1控制电路方案选择74.2工作原理84.3控制芯片介绍9五驱动电路设计115.1驱动电路方案选择115.2工作原理12六保护电路设计136.1过压保护电路136.2过流保护电路14七设计总图15八元器件清单16九设计反思17十参考文

2、献1818降压斩波电路设计一、设计背景随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。开关电源分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。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。IGBT

3、降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压

4、斩波电路的发展。二设计要求与方案2.1设计要求2.1.1课程设计目的1熟悉直流斩波电路中的降压斩波电路（BuckChopper）和升压斩波电路(BoostChopper)的工作原理。2掌握这两种基本斩波电路的工作状态和波形情况。3了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。4培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。5培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。18降压斩波电路设计6、培养运用知识的能力和工程设计的能力。7提高课程设计报告撰写水平2.1.2课程设计要求降压斩波电路设计要求：1、输入直流电压：Ud=100V2、开关频率40KHz3、输出电压范围5

5、0V~80V4、输出电压纹波：小于1%5、最大输出电流：5A6、具有过流保护功能，动作电流：6A7、具有稳压功能8、效率不低于70%2.2方案确定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，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如图1所示。18降压斩波电路设计图1降压斩波电路结构

6、框图在图1结构框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在开关控制端，可以使其开通或关断的信号。通过控制开关的开通和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。控制电路中的保护电路是用来保护电路的，防止电路产生过电流现象损害电路设备。三主电路设计3.1主电路方案根据所选课题设计要求设计一个降压斩波电路，可运用电力电子开关来控制电路的通断即改变占空比，从而获得我们所想要的电压。这就可以根据所学的buck降压电路作为主电路，这个方案是较为简单的方案，直接进行直直变换简化了电路结构。而另一种方案是先把直流变交流降压，再把交流变直流，这种方

7、案把本该简单的电路复杂化，不可取。至于开关的选择，选用比较熟悉的全控型的IGBT管，而不选半控型的晶闸管，因为IGBT控制较为简单，且它既具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单等特点，又用通态压降小、耐压高、电流大等优点。3.2工作原理根据所学的知识，直流降压斩波主电路如图2所示：18降压斩波电路设计图2主电路图直流降压斩波主电路使用一个全控器件IGBT控制导通。用控制电路和驱动电路来控制IGB