文档介绍：电力电子技术课程设计报告
课题:降压斩波电路的设计
目录
引言
课程设计
1 降压斩波电路的设计目的
2. 降压斩波电路的设计内容及要求
3. 降压斩波电路主电路基本原理
4. IGBT驱动电路
IGBT简介
驱动电路设计方案比较
5. 保护电路的设计
6. MATLAB仿真
MATLAB简介
MATLAB发展历程
主电路仿真

8. 心得体会
9. 元件清单

引言
高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源,通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。它能把电网提供的强电和粗电,它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种,BUCK变换器又称降压变换器,是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器,即输出电压低于输入电压,由于其具有优越的变压功能,因此可以直接用于需要直接降压的地方。

(1). 通过对降压斩波电路(buck chopper)的设计,掌握buck chopper电路的工作原理,综合运用所学知识,进行buck chopper电路和系统设计的能力。
(2). 了解与熟悉buck chopper电路拓扑、控制方法。
(3). 理解和掌握buck chopper电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。
(4). 具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力
2. 降压斩波电路的设计内容及要求
(1). 设计内容: 对Buck Chopper电路的主电路和控制电路进行设计,参数如下:直流电压E=200V,负载中R=10,L值极大,反电动式E1=30V。
(2).设计要求
(a)理论设计:
了解掌握Buck Chopper电路的工作原理,设计Buck Chopper电路的主电路和控制电路。包括:IGBT电流,电压额定的选择,画出完整的主电路原理图和控制电路原理图
列出主电路所用元器件的明细表
(b).仿真实验:
利用MATLAB仿真软件对Buck Chopper 电路主电路和控制电路进行仿真建模,并进行仿真实验
(c).实际制作:
利用PROTEL软件绘出原理图,结合具体所用元器件管脚数,外型尺寸,考虑散热和抗干扰等因素,设计PCB印制电路板。最后完成系统电路的组装,调试。

降压斩波电路主电路工作原理图如下:
图1 降压斩波电路主电路工作原理图
t=0时刻驱动V导通,电源E向负载供电,负载电压,负载电流按指数曲线上升。
图3 电流断续时的波形
t
t
t
O
O
O
图2 电流连续时的波形
T
E
i
G
t
on
t
off
i
o
i
1
i
2
I
10
I
20
t
1
u
o
O
O
O
t
t
t
T
E
E
i
G
i
G
t
on
t
off
i
o
t
x
i
1
i
2
I
20
t
1
t
2
u
o
E
M
t=t1时控制V关断,二极管VD续流,负载电压近似为零,负载电流呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。
当电路工作稳定时,负载电流在一个周期的初值和终值相等如图2所示,负载电压的平均值为:
式中,为V处于通态的时间,为V处于断态的时间;T为开关周期;为导通占空比,简称占空比或导通比。
负载电流的平均值为:
若负载中L值较小,则在V关断后,到了时刻,如图3所示,负载电流已衰减至零,会出现负载电流断续的情况。由波形可见,负载电压平均值会被抬高,一般不希望出现电流断续的情况。

简介
IGBT 是三端器件,具有栅极G,集电极 C和发射极 E。它是个场控器件,通断由栅射极电压 Uge决定。Uge 大于开启电压Uge(th)时,MOSFET内形成沟道,为晶体管提供基极电流,IGBT 导通。通态时电导调制效应使电阻 R减小,使通态压降减小。当栅射极间施加反压或不加信号时,MOSFET内的沟道消失,晶体管的基极电流被切断,IGBT 关断。一般IGBT的开启电压Uge(th)在 25度时为2~6V左右,而实际一般驱动电压取15~20V,且关断时施加一定幅值的负驱动电压,有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻有利于减小寄生振荡,该电阻值应随被驱动器件电流定额值的增大而减小。
图4 IGBT基本结构
驱动电路设计方案比较: