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电气工程及其自动化专业
《电力电子技术》课程设计任务书
班学姓
级 号 名
电气1203班 1210240109
2014年12月10日
设计时间 指导教师
银川能源学院 2014年12月10日
电力电子技术课程设计任务书
课程设计任务书
题 目: MOSFET降压斩波电路设计（纯电阻负载） 初始条件：
1、输入直流电压：Ud=100V 2、输出功率：300W 3、开关频率5KHz 4、占空比10%~90% 5、输出电压脉率：小于10%
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等 具体要求）
1、根据课程设计题目，收集相关资料、设计主电路、控制电路； 2、用MATLAB/Simulink对设计的电路进行仿真；
3、撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形，绘出触发信号（驱动信号）波形，并给出仿真波形，说明仿真过程中遇到的问题和解决问题的方法，附参考资料。
目录
一.设计要求与方案 ............................................. 1
1.1 设计要求 ............................................................ 1 1.2 设计方案 ............................................................ 1
二.降压斩波电路设计方案 .......................................................................................................... 2
2.1降压斩波电路原理图 ................................................... 2 2.2降压斩波电路工作原理图 ............................................... 2
三.控制电路.......................................................................................................................................... 3
3.1工作原理 ............................................................. 4 3.2控制芯片介绍 ......................................................... 5
四. MOSFET驱动电路设计 ........................................................................................................... 6
4.1驱动电路方案选择 ..................................................... 6 4.2 驱动电路原理 ........................................................ 7
五.电路各元件的参数设定 .......................................................................................................... 8
5.1 MOSFET简介 .......................................................... 8 5.2功率MOSFET的结构 .................................................... 8 5.3功率MOSFET的工作原理 ................................................ 9
5.4各元件参数计算 .................................................................................................................................... 9
六. 保护电路 ..................................................................................................................................... 10
6.1主电路器件保护 ...................................................... 10 6.2 负载过压保护 ....................................................... 11
七． 仿真电路及其仿真结果 .................................................................................................. 11
7.1仿真结果分析 ................................................................................................................................. 15
八．总结 ............................................................................................................................................... 16 九．参考文献 ..................................................................................................................................... 18
MOSFET降压斩波电路设计
一.设计要求与方案
1.1 设计要求
①利用MOSFET设计一个降压斩波电路。 ②输入直流电压
Ud=100V，输出功率P=300W。
③开关频率为5KHz，占空比10%到90%。 ④输出电压脉率小于10%。 1.2 设计方案
电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。其结构框图如图1所示。
驱动电路 控制电路
主电路 图1 电路结构图
在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。
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二.降压斩波电路设计方案
2.1降压斩波电路原理图
降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件 V，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路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U0(t)所示。若负载中无反电动势时，只需令U0(t)=0，以下的分析及表达式均可适用。
VIl(T)LLUL(t)VDId(t)CRUO(t)Vui 图2降压斩波电路原理图
2.2降压斩波电路工作原理图
直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，在t=0时刻驱动V导通，电源Ui向负载供电，负载电压U0=E，负载电流i0按指数曲线上升。当t=t1时，控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流，负载电压U0近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常使串联的电感L值较大。电路工作时的波形图如图3所示。
UGeTontoffOI0Ti1i2t1t2I10i20oU0Eo 2
图3降压斩波电路的工作波形
电力电子技术课程设计-MOSFET降压斩波电路设计(纯电阻负载)
