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1、降压斩波电路的课程设计 (一) 设计任务书 题目五 降压斩波电路（Buck Chopper）的设计 通过对降压斩波电路的设计，掌握其工作原理，运用所学知识，进行降压斩波电路和系统的设计。 了解与熟悉降压斩波电路拓扑，控制方法。 理解和掌握降压斩波电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握器件的选择计算方法。 使设计出的电路在条件（1）直流电压E=50v，R=20?,L、C值极大，Em=30v，（2）直流电压E=50V，R=20?,L=1Mh,C值极大，使电路在此两种条件下在改变占空比的情况下驱动相应的直流电动机运转。 (二) 课程设计的总体要求 1.（1）熟悉降压斩波电路的基本原理
2、，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，画出电路图，分析电路原理。 （4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。 （5）广泛收集相关技术资料。 （6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。 （7）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。 （8）培养实事求是、科学严谨的工作态度和认真的工作作风。 2.设计要求 （1）理论设计：了解掌握降压斩波电路的工作原理，设计降压斩波电路的主电路的工作原理，设计降压斩波电路的主电路和控制电路，包括： ? IGBT额定电流、电压的选择 ?驱动电路、保护电路的设计。 ?各
3、元器件参数的选择。 （2）完成设计任务书的内容。 1 目录 一、引言.4 二、分电路的原理及选择.5 2.1 降压斩波电路工作原理.5 2.1.1 降压斩波电路（Buck Chopper）.5 2.1.2 IGBT驱动电路选择.5 2.2 整流电路.6 2.3 斩波信号产生电路.7 2.3.1由分立元件组成的驱动电路.7 2.3.2集成驱动电路.8 三、最优参数选择.10 3.1 整流电路部分.10 3.2斩波主电路部分.10 四、生成总的电路图.12 4.1 总原理图.12 4.2 此电路的主要功能.13 五、保护电路.13 5.1 整流桥电路部分.13 5.2 驱动电路部分.13 六、心得
4、体会.13 七、参考文献.14 2 摘要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 DC chopper as DC into another fi_ed voltage DC voltage
5、 or adjustable in DC converter, and DC - regenerative power transmission system, charging circuit, switch power, power electronics device and all sorts of electrical equipment transformation in ordinary application. Then appeared such as step-down chopper, booster chopper, lift pressure chopper comp
6、osite chopper, etc. the commutation circuit DC chopper technology has been widely used in switching power supply and DC driver, make its smooth acceleration control, and obtain the fast response, managing electric energy effect. All-controlling power electronics device IGBT in traction power transmi
7、ssion and transformation of power transmission and active filter etc widely application. 一、引言 直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不间断电源（UPS）、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。直流变换系统的结构如下图-1所示。由于变速器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。 单相、
8、三相不可控电流滤波电容蓄 电 池DC-DC变换器负载图1直流变换系统结构图 3 二、分电路的原理及选择 2.1 降压斩波电路工作原理 2.1.1降压斩波电路（Buck Chopper） 电路的原理图如图2所示， R LV EmEVD 图2 降压斩波电路主电路 此电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。并设置了续流二极管VD，在V关断时给负载中电感电流提供通道。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，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。 工作原理：当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
9、电流io按指数曲线上升。 当 t=t1时控制V关断，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，通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。 此电路的基本数量关系为： （1）电流连续时 负载电压的平均值为 tonton Uo?E?E?E (1-1) ton?toffT 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，简称占空比或导通比。负载电流平均值为 U?Eom Io? (1-2) R（2）电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。 斩波电路有三种控制方式： 脉冲宽度调制（PWM）：保持开关周期T不变，调节
10、开关导通时间ton， 频率调制：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T。 混合型：ton和T都可调，使占空比改变。 ?2.1.2 IGBT驱动电路选择 IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。门极电路的正偏压uGS、负偏压-uGS和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及 4 du/dt电流等参数有不同程度的影响。其中门极正电压uGS的变化对IGBT的开通特性，负载短路能力和duGS/dt电流有较大的影响，而门极负偏压对关断特性的影响较大。同时，门极电路设计中也必须注意开通特性，负载短路能力和由duGS/dt电流引起的误触发等问题。根据上述分析
11、，对IGBT驱动电路提出以下要求和条件： (1)由于是容性输出输出阻抗；因此IBGT对门极电荷集聚很敏感，驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻抗的放电回路。 (2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门及控制电压uGS有足够陡峭的前、后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。另外，IGBT开通后，门极驱动源应提供足够的功率，使IGBT不至退出饱和而损坏。 (3)门极电路中的正偏压应为+12+15V；负偏压应为-2V-10V。 (4)IGBT 驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响，RG较大，有利于抑制IGBT 的电流上升率及电压上升率，但会增加IGBT 的开关时间和开关损耗；RG较小，会引起电流上升率增大，使IGBT 误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT 的容量有关，一般在几欧几十欧，小容量的IGBT 其RG值较大。 (5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IGBT 的自保护功能。IGBT 的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配，另外，在未采取适当的防静电措施情况下，IGBT的GE极之间不能为开路。
