《降壓斬波電路》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、摘要直流斬波電路是將直流電變成另一種固定電壓或可調(diào)電壓的DC-DC變換器,如果改變開關(guān)的動作頻率，或改變直流電流接通和斷開的時間比例，就可以改變加到負(fù)載上的電壓、電流平均值。在直流傳動系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關(guān)電源、電力電子變換裝置及各種用電設(shè)備中得到普通的應(yīng)用。隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、復(fù)合斬波電路等多種方式的變換電路。直流斬波技術(shù)已被廣泛用于開關(guān)電源及直流電動機(jī)驅(qū)動中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件MOSFET在牽引電傳動電能傳輸與變換、有源濾波等領(lǐng)域得到

2、了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：BuckChopperMOSFETSimulink高頻開關(guān)目錄1降壓斬波電路主電路基本原理12MOSFET基本性能簡介52.1電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和工作原理52.1.1電力MOSFET的結(jié)構(gòu)52.1.2功率MOSFET的工作原理62.2功率MOSFET的基本特性62.2.1靜態(tài)特性62.2.2動態(tài)特性72.3電力MOSFET的主要參數(shù)83電力MOSFET驅(qū)動電路93.1MOSFET的柵極驅(qū)動93.2MOSFET驅(qū)動電路介紹及分析93.2.1不隔離的互補(bǔ)驅(qū)動電路93.2.2隔離的驅(qū)動電路103.2.3驅(qū)

3、動電路的設(shè)計方案比較134保護(hù)電路設(shè)計154.1主電路的保護(hù)電路設(shè)計154.2MOSFET的保護(hù)設(shè)計155仿真結(jié)果17心得體會23參考文獻(xiàn)24武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書1降壓斬波電路主電路基本原理高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源已廣泛運(yùn)用于基礎(chǔ)直流電源、交流電源、各種工業(yè)電源，通信電源、通信電源、逆變電源、計算機(jī)電源等。它能把電網(wǎng)提供的強(qiáng)電和粗電，它是現(xiàn)代電子設(shè)備重要的“心臟供血系統(tǒng)”。BUCK變換器是開關(guān)電源基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一種，BUCK變換器又稱降壓變換器，是一種對輸入輸出電壓進(jìn)行降壓變換的直流斬波器，即輸出電壓低于輸入

4、電壓，由于其具有優(yōu)越的變壓功能，因此可以直接用于需要直接降壓的地方。降壓斬波電路主電路原理圖如圖1所示。圖1降壓斬波電路主電路原理圖t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓u0=E，負(fù)載電流i0按指數(shù)曲線上升。t=t1時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓u0近似為零，負(fù)載電流i0呈指數(shù)曲線下降。通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小。至一個周期T結(jié)束，再驅(qū)動V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期過程。當(dāng)電路工作穩(wěn)定時，負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等，如圖2所示。24武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書圖2電流連續(xù)時的工作

5、波形負(fù)載電壓的平均值為：U0=tonton+toffE=tonTE=αE式中，ton為V處于通態(tài)的時間，toff為V處于斷態(tài)的時間；T為開關(guān)周期；α為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū?。輸出到?fù)載的電壓平均值U0最大為E，減小占空比α，U0隨之減小。負(fù)載電流的平均值為：I0=U0-EmR若負(fù)載中L值較小，則在V關(guān)斷后，到了t2時刻，如圖3所示，負(fù)載電流已衰減至零，會出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。圖3電流斷續(xù)時的工作波形24武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書由波形可見，負(fù)載電壓U0平均值會被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。根

6、據(jù)對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同，斬波器的可有三種控制方式：（1）脈沖寬度調(diào)制（PWM）：保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間ton。（2）頻率調(diào)制：保持開關(guān)導(dǎo)通時間ton不變，改變開關(guān)周期T。（3）混合型：ton和T都可調(diào)，使占空比改變。對降壓斬波電路進(jìn)行解析:基于分時段線性電路這一思想，按V處于通態(tài)和處于斷態(tài)兩個過程來分析，初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)。電流連續(xù)時得出I10=et1/τ-1eT/τ-1ER-EmR=(eαρ-1eρ-1-m)ERI20=1-e-t1/τ1-e-T/τER-EmR=(1-e-αρ1-e-ρ-

7、m)ER式中τ=LR,ρ=Tτ,m=EmE,t1τ=t1T*Tτ=αρI10和I20分別是負(fù)載電流瞬時值的最小值和最大值。把上述式子用泰勒級數(shù)近似，可得I10≈I20≈(α-m)ER=I0平波電抗器L為無窮大，此時負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值。所示的關(guān)系還可從能量傳遞關(guān)系簡單地推得，一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即EI0ton=RI02T+EmI0T則I0=αE-EmR假設(shè)電源電流平均值為I1，則有I1=tonTI0=αI024武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書其值小于等于

8、負(fù)載電流Io，由上式得EI1=αEI0=U0I0即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。電流斷續(xù)時有I10=0，且t=ton+tx時，I2=0，可以得出tx=τln?[1-(1-m)e-αρm]當(dāng)tx