【正文】 .......... 1 方案確定 ................................................... 1 2 降壓斬波主電路設計 ............................................... 3 BUCK 電路工作原理 ........................................... 3 主電路參數(shù)分析 ............................................. 4 3 控 制電路原理與設計 ............................................... 6 控制電路方案選擇 ........................................... 6 控制電路工作原理 ........................................... 7 4 驅(qū)動電路原理與設計 ............................................... 7 驅(qū)動電路方案選擇 ........................................... 8 驅(qū)動電路分析與設計 ......................................... 8 5 保護電路的原理與設計 ............................................. 9 過電壓保護 ................................................ 10 過電流保護 ................................................ 10 6 電路仿真 ........................................................ 12 設計心得 ........................................................... 17 參考文獻 ........................................................... 18 致 謝 ............................................................. 18 附 錄 A ........................................................... 19 附 錄 B ........................................................... 20 1 1 設計要求與方案 設計要求 課程設計目的 （ 1）培養(yǎng)文獻檢索的能力，特別是如何利用 Inter 檢索需要的文獻資料。 （ 2）培養(yǎng)綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。 （ 3）培養(yǎng)運用知識的能力和工程設計的能力。 （ 4）提高課程設 計報告撰寫水平。 課程設計要求 降壓斬波電路設計要求： （ 1）輸入直流電壓： Ud=100V （ 2）開關頻率 40KHz （ 3）輸出電壓范圍 50V~80V （ 4）輸出電壓紋波：小于 1% （ 5）最大輸出電流： 5A （ 6） 具有過流保護功能 ， 動作電流 ： 6A （ 7）具有穩(wěn)壓功能 （ 8）效率不低于 70% 方案確定 電力電子器件在實際應用中，一般是由控制電路，驅(qū)動電路，保護電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個系統(tǒng)。由信息電 子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號，通過驅(qū)動電路去控制主電路中電力電子器件的導通或者關斷來完成整個系統(tǒng)的功能，當控制電路所產(chǎn)生的控制信號能夠足以驅(qū)動電力電子開關時就無需驅(qū)動電路。 根據(jù) 降壓斬波電路 設計任務要求 設計主電路、控制電路、驅(qū)動及保護電路，設計出 降壓斬波電路 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1： 2 圖 1 降壓斬波電路結(jié)構(gòu)框圖 在圖 1 結(jié)構(gòu)框圖中，控制電路是用來產(chǎn)生 降壓斬波電路 的控制信號 ，斬波電路主要用于電子電路的供電，不同的電子器件需要的供電電源電壓不盡相同，而且對 電源的精度要求也有所差異，對于精密的電子儀器需要的供電電源功率雖然小但要求電源質(zhì)量高，對于小容量直流電機雖然對電源的質(zhì)量要求不高，但功率較大，控制電路的作用是調(diào)節(jié)斬波電路電壓高低。 由于電力電子器件不僅對驅(qū)動的脈沖寬度有一定的要求，而且對驅(qū)動電壓的幅度有要求，故控制電路和電力電子器件之間還要加入驅(qū)動電路，從而使 控制電路產(chǎn)生的控制信號 能夠 驅(qū)動 電力電子器件開通和關斷。 其次驅(qū)動電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。 在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)學則合適，驅(qū)動電路設計良 好外，采用合適的過電壓保護，過電流保護， du/dt 保護盒 di/dt 也是必要的， 控制電路中的保護電路是用來 防止主 電路 中 的 電力電子器件因過壓過流等原因而燒毀，其次也是保護用電電器的安全。 過電壓分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操作過程等外部原因，內(nèi)因過電壓主要來自電力電子裝置內(nèi)部器件的開關過 程，包括換相過電壓、關斷過電壓。 3 2 降壓斬波主電路設計 BUCK 電路工作原理 Buck Chopper 電路工作原理如圖 2： 圖 2 BUCK電路圖 直流降壓斬波 主電路使用一個全控器件 IGBT 控制導通。用控制電路和驅(qū)動電路來控制 IGBT 的通斷，當 t=0 時，驅(qū)動 IGBT 導通，電源 E 向負載供電，負載電壓 0u =E，負載電流 0i 按指數(shù)曲線上升。電路工作時波形圖如圖 3： 圖 3 電流持續(xù)時波形圖 當 1tt? 時刻，控制 IGBT 關斷，負載電流經(jīng)二極管 DV 續(xù)流，負載電壓 0u 近似為零，負載電流指數(shù)曲線下降。為了使負載電流連續(xù)且脈動小，故串聯(lián) L值較大的電感。 4 至一個周期 T 結(jié)束，再驅(qū)動 IGBT 導通，重復上一周期的過程。當電力工作于穩(wěn)態(tài)時負載電流在一個周期的初值和終值相等，負載電壓的平均值為 ： （ 1） ont 為 IGBT 處于通態(tài)的時間； oft 為處于斷態(tài)的時間； T 為開關周期；α為導通占空比。 通過調(diào)節(jié)占空比α使輸出到負載的電壓平均值 0U 最大為 E，若減小占空比α，則 0U 隨之減小。此電路采用 PWM 方式控制 IGBT 的通斷。 負載電流的平均值為 ：