某實(shí)驗(yàn)五直流斬波電路地性能地研究某實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料第五組

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案XXX學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：專(zhuān)業(yè)：班級(jí)：成績(jī):姓名：學(xué)號(hào)：Hi： 組員：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)日期：指導(dǎo)教師簽名：預(yù)習(xí)情況正常操作情況正?？记谇闆r正常數(shù)據(jù)處理情況正常驗(yàn)（序號(hào)）項(xiàng)目名稱(chēng)：直流斬波電路的性能研究（六種典型線路）實(shí)驗(yàn)五 直流斬波電路的性能研究（六種典型線路）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模╥）熟悉直流斬波電路的工作原理。（2）熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點(diǎn)。（3） 了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成芯片。、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK0彈相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載3DJK20直流斬波電路4D42三相可調(diào)電阻5慢掃描示波器

2、自備6萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理1、主電路、降壓斬波電路（Buck Chopper）降壓斬波電路（Buck Chopper）的原理圖及工作波形如圖 4-12所示。圖中V為全控型器件，選 用IGBT。D為續(xù)流二極管。由圖4-12b中V的柵極電壓波形Uge可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源 U向負(fù)載供電，li=U。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管 D續(xù)流，電壓UD近似為零，至一 個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。負(fù)載電壓的平均值為：II =5 =品"=qU；0.1F /1式中ton為V處于通態(tài)白時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)周期，”為導(dǎo)通占空比， 簡(jiǎn)稱(chēng)占空比或?qū)ū龋?/p>

3、a=ton/T）。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值UO最大為U,若減小占空比a,則UO隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱(chēng)該電路為降壓斬波電路。UGEUdUog)電路圖(b)波形圖圖4-12降壓斬波電路的原理圖及波形、升壓斬波電路(Boost Chopper)升壓斬波電路(Boost Chopper)的原理圖及工作波形如圖 4-13所示。電路也使用一個(gè)全控型器件V。由圖4-13b中V的柵極電壓波形Uge可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源 U向電感Li充電，充電電流基本恒定為Ii,同時(shí)電容O上的電壓向負(fù)載供電，因 O值很大，基本保持輸出電壓 S為恒值。設(shè)V處于 通態(tài)的時(shí)間為ton,此階段電感Li上積

4、蓄的能量為U lit on。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)U和Li共同向電容C充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè) V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff,則在此期間電感Li 釋放的能量為(UO-Ui) I iton。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T內(nèi)電感Li積蓄的能量與釋放的能 量相等，即：UiLtXlUo-UJ Iit0ff精彩文檔上式中的T/t off >i,輸出電壓高于電源電壓，故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路。十值)電路圖IAjEUDUo(b)波出圖圖4-i3升壓斬波電路的原理圖及波形、升降壓斬波電路 (Boost-Buck Chopper)升降壓斬波電路(Boost-Buck Chopper)的原理圖及工作波形如圖 4-

5、i4所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān) V處于通態(tài)時(shí)，電源 U經(jīng)V向電感Li供電使其貯存能量，同時(shí) Ci維持輸 出電壓Uo基本恒定并向負(fù)載供電。此后， V關(guān)斷，電感Li中貯存的能量向負(fù)載釋放?？梢?jiàn) ，負(fù) 載電壓為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。輸出電壓為：若改變導(dǎo)通比口，則輸出電壓可以比電源電壓高,也可以比電源電也低.當(dāng)0<口<1/2時(shí)為降壓,當(dāng)L 2<u<l時(shí)為升壓.(a)電路圖(b)波形圖圖4-14升降壓斬波電路的原理圖及波形、Cuk斬波電路Cuk斬波電路的原理圖如圖 4-15所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，ULiV回路和負(fù)載R L2CV回路分

6、別流過(guò)電流。當(dāng) V處于斷態(tài)時(shí)， U Li C2D回 路和負(fù)載R L2-D回路分別流過(guò)電流，輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。輸出電壓為:uo 二心明 二-u,foff T1-0若改變導(dǎo)通比a,則輸出電壓可以比電源電壓高， 也可以比電源電壓低。 當(dāng)0<a<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<a<1時(shí) 為升壓。圖4-15Cuk析波電路原理圖、Sepic斬波電路Sepic斬波電路的原理圖如圖 4-16所示。電路的基本工作原理是：可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，UL1一V回路和C2V一 L2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1和L2貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，UL1一C2一 D R 回路及L2-D- R回路同時(shí)導(dǎo)電，此階

7、段 U和L1既向R供電，同時(shí)也向C2充電，C2貯存的能量在V處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移。輸出電壓為：g 二至七二一二一0-qT T0H1 Cl、Zeta斬波電路Zeta斬波電路的原理圖如圖 4-17所示。電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源U經(jīng)開(kāi)關(guān)V向電感Li貯能。當(dāng)V處于斷態(tài)后，Li經(jīng)D與Q構(gòu)成振蕩回路，其貯存的能量 轉(zhuǎn)至Q,至振蕩回路電流過(guò)零，Li上的能量全部轉(zhuǎn)移至 Q上之后，D關(guān)斷，C2經(jīng)L2向負(fù)載R供電。輸出電壓為：圖4-17 Zeta斬波電路原理圖若改變導(dǎo)通比a ,則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。 當(dāng)0<a<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<a<

8、;1時(shí)為升壓。2、控制與驅(qū)動(dòng)電路控制電路以SG3525為核心構(gòu)成，SG3525為美國(guó)Silicon General公司生產(chǎn)的專(zhuān)用 PWM$制集成電路，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能如圖4-18所示，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié) Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個(gè)幅 度相等、頻率相等、相位相差、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM號(hào)）。它適用于各開(kāi)關(guān)電源、斬波器的控制。詳細(xì)的工作原理與性能指標(biāo)可參閱相關(guān)的資料。山/占盤(pán)rHUUXHHX圖4-18 SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所需的外部組件四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試(2

9、)六種直流斬波器的測(cè)試五、思考題(1)直流斬波電路的工作原理是什么？有哪些結(jié)構(gòu)形式和主要元器件？原理：通過(guò)開(kāi)關(guān)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管或 IGBT將直流信號(hào)或電源切成與信號(hào)同幅值的單極性或雙極性的脈沖波。結(jié)構(gòu)形式：1降壓斬波電路。2升壓斬波電路3升降壓斬波電路 4 CUK斬波電路5 SEPIC斬波電路6ZETA斬波電路。主要元器件：1 IGBT 2電容3直流電源4電感(2)為什么在主電路工作時(shí)不能用示波器的雙蹤探頭同時(shí)對(duì)兩處波形進(jìn)行觀測(cè)？因?yàn)楣驳貑?wèn)題，容易造成短路六、實(shí)驗(yàn)方法1、控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試(1)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置電源，開(kāi)啟 DJK20控制電路電源開(kāi)關(guān)。(2)調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器改變 Ur,用雙

10、蹤示波器分別觀測(cè) SG3525的第11腳與第14 腳的波形，觀測(cè)輸出PWM信號(hào)的變化情況，并填入下表。Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.511(A)占空 比(%)111722.2283133.336.114(B)占空 比(%)111722.2283133.336.1PWM占空 比(%)22.233.344.455.666.766.673觀測(cè)點(diǎn)A(11 腳)B(14 腳)PWM波形類(lèi)型方波中實(shí)用標(biāo)/圭文案方波方波幅值A(chǔ) (V)12.512.512.5頻率f (Hz)1/0.19x10A-31/0.19x10A-31/1.8x10A-6(3)用示波器分別觀測(cè) A B和PWM言號(hào)的波

11、形，記錄其波形、頻率和幅值，并填入下表。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案(4)用雙蹤示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀測(cè)11腳和14腳的輸出波形，調(diào)節(jié) PW脈寬調(diào)節(jié)電位器，觀測(cè)兩路輸出的PWM言號(hào)，測(cè)出兩路信號(hào)的相位差，并測(cè)出兩路PWM言號(hào)之間最小的“死區(qū)”時(shí)間。2、直流斬波器的測(cè)試(使用一個(gè)探頭觀測(cè)波形)斬波電路的輸入直流電壓 U由三相調(diào)壓器輸出的單相交流電經(jīng)DJK20掛箱上的單相橋式整流及電容濾波后得到。接通交流電源，觀測(cè) U波形，記錄其平均值(注：本裝置限定直流輸出最大值為50V,輸入交流電壓的大小由調(diào)壓器調(diào)節(jié)輸出)。按下列實(shí)驗(yàn)步驟依次對(duì)六種典型的直流斬波電路進(jìn)行測(cè)試。切斷電源，根據(jù)DJK20上的主電路圖，利用

12、面板上的元器件連接好相應(yīng)的斬波實(shí)驗(yàn)線路，并接上電阻負(fù)載，負(fù)載電流最大值限制在200mA以?xún)?nèi)。將控制與驅(qū)動(dòng)電路的輸出“V-G”、“V-E”分別接至V的G和E端。(2)檢查接線正確，尤其是電解電容的極性是否接反后，接通主電路和控制電路的電源。(3)用示波器觀測(cè)PWM言號(hào)的波形、UGe的電壓波形、UbE的電壓波形及輸出電壓 Uo和二極管兩端電壓UD的波形，注意各波形間的相位關(guān)系。(4)調(diào)節(jié)PWM冰寬調(diào)節(jié)電位器改變 Ur,觀測(cè)在不同占空比(a )時(shí)，記錄U、Uo和a的數(shù)值于下表中，從而畫(huà)出LO=f( a)的關(guān)系曲線。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)分析圖4-20中產(chǎn)生PWM言號(hào)的工作原理。i i 1/110Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比a(%)22.233.344.455.666.166.673U(V)4038.837.234.932.417.318.6U0(V)54.