电力电子技术课程设计
题 目： 直流降压斩波电路的设计 专 业： 电气自动化 班 级： 14电气 姓 名： 周方舟 学 号： 指导教师： 喻丽丽
目 录
一 设计要求与方案…………………………………………………………………4 二 设计原理分析……………………………………………………………………4 2.1总体结构分分析 ………………………………………………………… 4 2.2 直流电源设计…………………………………………………………5 2．3主电路工作原理······……………………………………………………6 2.4触发电路设计………………………………………………………10 2.5过压过流保护原理与设计…………………………………………………15 三仿真分析与调试……………………………………………………………17 3.1 Matlab仿真图…………………………………………………………17 3.2 仿真结果…………………………………………………………18 3.3 仿真实验结论……………………………………………………………24 元器件列表····…………………………………………………………………24 设计心得……………………………………………………………………………25 参考文献……………………………………………………………………………25 致 谢………………………………………………………………………………26
一．设计要求与方案
供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。
设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生PWM控制信
号。 设计方案： 1、电源电路
电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路，220V单相交流电经220V/24V变压器，降为24V交流电，再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后，变为平直的直流电，其幅值在22V~36V之间。 2、主电路
2.1主电路选用升压斩波电路，开关管选用电力MOSFET。 2.2Boost电路的负载为110V、25W白炽灯，
2.3boost电路中，占空比不要超过65%，否则电压大于100V。 3、控制电路的选择与确定 3.1 脉冲发生器TL494 3.2 驱动电路IR2110
二．设计原理分析
2．1总体结构分析
电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和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力电子器件的导通或者关断。来完成整个系统的功能。因此，一个完整的降压斩波电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。
直流斩波电路由电源、变压器、整流电路、滤波电路、主电路、控制和驱动电路及保护电路组成。如图2—1所示：
电源 变压器 整流 电路 滤波电路 控制和驱动电路 升压 斩 波 电 路 保护电路
图(2-1)
2.2直流电源设计
小功率直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路三个部分组成，其原理框图如图2.1所示：
图 2.1
在直流电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压U2变换成脉动的直流电压U3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压U2的有效值的关系为：UI?(1.1~1.2)U2；在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：URM?2U2；流过每只二极管的平均电流为：ID? 整流电路设计如下： IR0.45U2? 2R＋220V～－T＋U2－C＋RL＋Uo＝45V－
图（2-3）
2.3主电路工作原理
假设L和C值很大。V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。
图（2-4）
首先假设电路中电感和电容值都足够大。当可控开关S处于导通状态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1,同时电容C上的电压向负载R供电。因为电容C的值很大，基本保持输出电压U0为恒值。设S处于导通的时间为ton，此阶段电感L上积蓄的能量为：
EI1ton
当S处于断态时，E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设T处于断态的时间为toff，则在此期间电感释放的能量为：
(U0?Vs)I1toff
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等
EI1ton??Uo?E?I1toffUo?ton?tofftoffE?TEtoff化简得：
以上为升压斩波电路的工作原理。
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