電力電子技術(shù)郵電版模塊三-項目6課件

電力電子技術(shù)2010年6月項目六開關(guān)電源主電路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】·掌握DC/DC變換電路的基本概念和工作原理?！ち私釶WM控制電路的基本構(gòu)成和原理?！ち私廛涢_關(guān)技術(shù)的基本概念。·在小組合作實施項目過程中培養(yǎng)與人合作的精神?！W(xué)會分析問題和解決問題的方法。·強(qiáng)化安全用電意識和職業(yè)行為規(guī)范。一、項目分析開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類。DC/DC已實現(xiàn)模塊化，且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外已相對成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并得到用戶的認(rèn)可，因而應(yīng)用較廣。而AC/DC因其自身特點使其在模塊化進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝，應(yīng)用相對較少。那么，什么是DC/DC變換電路？它是如何工作的？下面來介紹相關(guān)知識。（1）基本斬波器的工作原理

最基本的直流斬波電路如圖所示，負(fù)載為純電阻R。當(dāng)開關(guān)S閉合時，負(fù)載電壓uo=Ud，并持續(xù)時間TON；當(dāng)開關(guān)S斷開時，負(fù)載上電壓uo=0V，并持續(xù)時間TOFF。則T=TON+TOFF為斬波電路的工作周期，斬波器的輸出電壓波形如圖。若定義斬波器的占空比，則由波形圖上可得輸出電壓得平均值為。只要調(diào)節(jié)k，即可調(diào)節(jié)負(fù)載的平均電壓。占空比k的改變可以通過改變TON或TOFF來實現(xiàn)，通常斬波器的工作方式有兩種：脈寬調(diào)制工作方式：維持T不變，改變TON；頻率調(diào)制工作方式：維持TON不變，改變T。（2）降壓斬波電路1）電路的結(jié)構(gòu)。降壓斬波電路是一種輸出電壓的平均值低于輸入直流電壓的電路。它主要用于直流穩(wěn)壓電源和直流電機(jī)的調(diào)速。降壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖所示。圖中，U為固定電壓的直流電源，V為晶體管開關(guān)（可以是大功率晶體管，也可以是功率場效應(yīng)晶體管）。L、R、電動機(jī)為負(fù)載，為在V關(guān)斷時給負(fù)載中的電感電流提供通道，還設(shè)置了續(xù)流二極管VD。（3）升壓斬波電路1）電路的結(jié)構(gòu)。升壓斬波電路的輸出電壓總是高于輸入電壓。升壓式斬波電路與降壓式斬波電路最大的不同點是，斬波控制開關(guān)V與負(fù)載呈并聯(lián)形式連接，儲能電感與負(fù)載呈串聯(lián)形式連接，升壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖2）電路的工作原理。當(dāng)V導(dǎo)通時（TON），能量儲存在L中。由于VD截止，所以TON期間負(fù)載電流由C供給。在TOFF期間，V截止，儲存在L中的能量通過VD傳送到負(fù)載和C，其電壓的極性與U相同，且與U相串聯(lián)，提供一種升壓作用。如果忽略損耗和開關(guān)器件上的電壓降，則有（4）升降壓斬波電路1）電路的結(jié)構(gòu)。升降壓斬波電路可以得到高于或低于輸入電壓的輸出電壓。電路原理圖如圖3-32所示，該電路的結(jié)構(gòu)特征是儲能電感與負(fù)載并聯(lián)，續(xù)流二極管VD反向串聯(lián)接在儲能電感與負(fù)載之間。電路分析前可先假設(shè)電路中電感L很大，使電感電流iL和電容電壓及負(fù)載電壓uo基本穩(wěn)定。2．隔離型電路隔離型電路可分為正激式和反激式兩大類。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時副邊截止，變壓器儲能。原邊截止時，副邊導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)，一般常規(guī)反激式電源單管多，雙管的不常見。正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時副邊感應(yīng)出對應(yīng)電壓輸出到負(fù)載，能量通過變壓器直接傳遞。（1）正激電路（2）反激電路

（4）全橋電路（5）推挽電路

（二）開關(guān)狀態(tài)控制電路1．開關(guān)狀態(tài)控制方式的種類開關(guān)電源中，開關(guān)器件開關(guān)狀態(tài)的控制方式主要有占空比控制和幅度控制兩大類。（1）占空比控制方式占空比控制又包括脈沖寬度控制和脈沖頻率控制兩大類。

1)脈沖寬度控制脈沖寬度控制是指開關(guān)工作頻率(即開關(guān)周期T)固定的情況下直接通過改變導(dǎo)通時間(TON)來控制輸出電壓Uo大小的一種方式。因為改變開關(guān)導(dǎo)通時間TON就是改變開關(guān)控制電壓UC的脈沖寬度，因此又稱脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制。PWM控制方式的優(yōu)點是，因為采用了固定的開關(guān)頻率，因此，設(shè)計濾波電路時就簡單方便；其缺點是，受功率開關(guān)管最小導(dǎo)通時間的限制，對輸出電壓不能作寬范圍的調(diào)節(jié)，此外，為防止空載時輸出電壓升高，輸出端一般要接假負(fù)載(預(yù)負(fù)載)。2．PWM控制電路的基本構(gòu)成和原理3．PWM控制器集成芯片介紹（1）SG1524/2524/3524系列PWM控制器

（2）SG3525APWM控制器

（3）SG3525A的典型應(yīng)用電路

1）SG3525A驅(qū)動MOSFET管的推挽式驅(qū)動電路（三）其他電路1．過電壓保護(hù)電路

2．過電流保護(hù)電路三、項目實施（一）認(rèn)識DC/DC變換電路

（二）控制電路調(diào)試1）啟動實驗裝置電源，開啟DJK20控制電路電源開關(guān)。2）調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器Ur，用雙蹤示波器分別觀察SG3525的第11腳與第14腳的波形，觀察輸出PWM信號的變化情況。3）用示波器分別觀察A、B和PWM信號的波形，記錄其波形、頻率和幅值。4）用雙蹤示波器的兩個探頭同時觀測11腳和14腳的輸出波形，調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器，觀測兩路輸出的PWM信號，測出兩路信號的相位差，并測出兩路PWM信號之間的“死區(qū)”時間。（三）DC/DC變換電路調(diào)試1．DC/DC變換電路接線2．DC/DC變換電路測試（使用一個探頭觀測波形）（1）接通交流電源，觀測Ui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）。（2）用示波器觀測PWM信號的波形、UGE的電壓波形、UCE的電壓波形及輸出電壓Uo