降压直流斩波电路.docVIP

电力电子技术课程设计 题目：降压直流斩波电路 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 摘 要 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。 关键字：直流斩波，降压斩波 第1章 电路总体设计方案 1.1 设计课题任务 设计一个直流降压斩波电路。 1.2 功能要求说明 将24V直流电压降压输出并且平均电压可调，范围为0-24V。 1.3 设计总体方案和设计原理 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图1.1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT。为在V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1.1 降压斩波电路原理图 如图1.2中V的栅极电压uGE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数上升。 当t=t1时刻，控制V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，通常是串联的电感L值较大。 至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平均值为 式1.1 式中，ton为V处于通态的时间；toff为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比。 由式1.1可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为E，减小占空比，Uo随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。 负载电流平均值为 图1.2 降压斩波电路的工作波形 第2章 电路的设计 2.1 IGBT驱动电路的设计 IGBT的驱动是矩形波，所以我选择了由比较器LM358产生矩形波。 图2.1 LM358的引脚图 LM358简介：LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 描述：运放类型:低功率 放大器数目:2 针脚数:8 工作温度范围:0°C to -70°C 封装类型:SOIC -3dB带宽增益乘积:1.1MHz 变化斜率:0.6V/μs 器件标号:358 电源电压 最大:32V 电源电压 最小:3V 安装器件:表面安装 图2.2 比较器产生方波电路图 其中2、3口是输入口4、6接直流电源电压1为输出口。 第3章 电路各元件的参数设定及元件型号选择 3.1 各元件的参数设定 1. IGBT的参数设定 图3.1 IGBT的简化等效电路以及电气图形符号 术语 符号 定义及说明（测定条件参改说明书） 集电极、发射极间电压 VCES 栅极、发射极间短路时的集电极，发射极间的最大电压 栅极发极间电压 VGES 集电极、发射极间短路时的栅极，发射极间最大电压 集电极电流 IC 集电极所允许的最大直流电流 耗散功率 PC 单个IGBT所允许的最大耗散功率 结温 Tj 元件连续工作时芯片温厦 关断电流 ICES 栅极、发射极间短路，在集电极、发射极间加上指定的电压时的集电极电流。 图3.4 IGBT的转移特性和输出特性 UGE(th)随温度的升高略有下降，温度每升高1°C，其值下降5mV左右。在+25°C时，UGE(th)的值一般为2-6V。 参考电力电子技术课本可得： 式 3.1 式 3.2 式中，；；。 若取为10，则： 2. 续流二极管VD的参数设定 VD所承受的最大反向电压是当IGBT导通是的电源电压100V。所承受的最大电流是当IGBT关断瞬间电感L作用在VD上的电流，此电流为。 3. 电感的参数设定 由于电感L要尽量大一些否则会出现负载电流断续的情况，所以选择L的值为1。 3.2 元件型号选择 考虑其安全裕度则IGBT