文档介绍：莅实验四直流斩波电路的性能研究芃一、实验目的羁(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。螇(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点,重点掌握降压斩波电路(BuckChopper)和升压斩波电路(BoostChopper)。蒄(3)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。蚃二、实验所需挂件及附件蚂序号衿型号袆备注肂1莂电源控制屏蚆该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。羅2薁单相调压与可调负载袈螇3肃直流斩波电路羁虿4蝿三相可调电阻蒅蚄5荿慢扫描示波器薆自备薄6肃万用表腿自备蚈三、实验线路及原理羆(1)主电路蒃①、降压斩波电路(BuckChopper)袀降压斩波电路(BuckChopper)的原理图及工作波形如图4-12所示。图中V为全控型器件,选用IGBT。D为续流二极管。由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知,当V处于通态时,电源Ui向负载供电,UD=Ui。当V处于断态时,负载电流经二极管D续流,电压UD近似为零,至一个周期T结束,再驱动V导通,重复上一周期的过程。负载电压的平均值为:虿式中ton为V处于通态的时间,toff为V处于断态的时间,T为开关周期,α为导通占空比,简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知,输出到负载的电压平均值UO最大为Ui,若减小占空比α,则UO随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。肄羂薀蒆蒇莂(a)电路图(b)波形图莁图4-12降压斩波电路的原理图及波形薈②、升压斩波电路(BoostChopper)薅升压斩波电路(BoostChopper)的原理图及工作波形如图4-13所示。电路也使用一个全控型器件V。由图4-13b中V的栅极电压波形UGE可知,当V处于通态时,电源Ui向电感L1充电,充电电流基本恒定为I1,同时电容C1上的电压向负载供电,因C1值很大,基本保持输出电压UO为恒值。设V处于通态的时间为ton,此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和L1共同向电容C1充电,并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff,则在此期间电感L1释放的能量为(UO-Ui)I1ton。当电路工作于稳态时,一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等,即:螁UiI1ton=(UO-Ui)I1toff肁蕿蚄上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。蒄袁莆肆袄薂蒈(a)电路图(b)波形图膄图4-13升压斩波电路的原理图及波形莃③、升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)肈升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)的原理图及工作波形如图4-14所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时,电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量,同时C1维持输出电压UO基本恒定并向负载供电。此后,V关断,电感L1中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正,与电源电压极性相反。输出电压为:蕿薇若改变导通比α,则输出电压可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压,当1/2<α<1时为升压。螂螈芇 蚅膂蕿莈螃薁(a)电路图(b)波形图艿图4-14升降压斩波电路的原理图及波形葿膆④、Cuk斩波电路肀⑤、Sepic斩波电路聿⑥、Zeta斩波电路芇(2)控制与驱动电路芄控制电路以SG3525为核心构成,SG3525为美国SiliconGeneral公司生产的专用PWM控制集成电路,它采用恒频脉宽调制控制方案,内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小,在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波(即PWM信号)。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。螄四、实验内容螀(1)控制与驱动电路的测试芈(2)两种直流斩波器的测试蚇五、思考题膃(1)直流斩波电路的工作原理是什么?有哪些结构形式和主要元器件?薀(2)为什么在主电路工作时不能用示波器的双踪探头同时对两处波形进行观测?肅、实验方法(1)控制与驱动电路的测试①启动实验装置电源,开启控制电路电源开关。②调节PWM脉宽调节电位器改变Ur,用双踪示波器分别观测SG3525的第11脚与第14脚的波形,观测输出PWM信号的变化情况,(2)直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)斩波电路的输入直流电压Ui由三相调压器输出的单相交流电经挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源,观测Ui波形,记录其平均值(注:本装置限定直流输出最大值为50V,输入交流电压的大小由调压器调节输出)。按下列实验步骤依次对三种典型的直流斩波电路进行测试。(1)切断电源,根据设备上的主电路图,利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路,并接上电阻负载,负载电流最大值限