基于升降压电路的双向DC-DC变换电路

基于Buck-Booost电路的双向DC-DC变换电路

目录

1系统方案 (4)

1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 (4)

1.2 测控电路系统的论证与选择 (4)

2 系统理论分析与计算 (4)

2.1 双向Buck-BOOST主拓电路的分析 (4)

2.2 电感电流连续工作原理和基本关系 (5)

2.3 控制方法与参数计算 (6)

3 电路与程序设计 (7)

3.1 电路的设计 (7)

3.1.1 系统总体框图 (7)

3.1.2 给电池组充电Buck电路模块 (7)

3.1.3 电池放电Boost升压模块 (8)

3.1.4 测控模块电路原理图 (8)

3.1.5 电源 (9)

3.2 程序设计 (9)

4 测试方案与测试结果 (15)

4.1 测试方案 (15)

4.2 测试条件与仪器 (15)

4.3 测试结果及分析 (15)

4.3.1 测试结果(数据) (15)

4.3.2 测试分析与结论 (16)

摘要

双向DC/DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，BDC）是一种可在双象限运行的直流变换器，能够实现能量的双向传输。随着开关电源技术的不断发展，双向DC/DC变换器已经大量应用到电动汽车、太阳能电池阵、不间断电源和分布式电站等领域，其作为DC/DC变换器的一种新的形式，势必会在开关电源领域上占据越来越重要的地位。由于在需要使用双向DC/DC变换器的场合很大程度上减轻系统的体积重量及成本，所以具有重要研究价值。既然题目要求是作用于可充电锂电池的双向的DC-DC变换器，肯定包括降压、升压、电压可调、恒流、等要求。考虑到题目对效率的要求，我们选择降压Buck电路，升压Boost 电路，并用反馈电路和运放电路来实现电压可调和恒流等要求，通过一系列的测试和实验几大量的计算，基本上能完成题目的大部分要求。

关键词：双向DC/DC变换器；双向Buck-Boost变换器；效率；恒流稳压

1系统方案

本系统主要由DC-DC双向变换器模块、测控电路模块及辅助电源模块构成，分别论证这几个模块的选择。

1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择

方案一：采用大功率的线性稳压芯片搭建稳压电路，使充电压恒定，在输入电压高于充电合适电压时，实现对输入电压的降压，为电池组充电。该电路外围简单，稳压充电不需要软件控制，简单方便，但转换效率低。同时采用采用基于NE555的普通升压电路，这种电路设计简单，成本低，但转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小，更不能不易与

基于大功稳压芯片所构成的稳压电路结合构成DC-DC双向变换器。

方案二：采用Buck-Boost电路，选择合适的开关管、续流二极管，电能的转化效率高，且电路简单，功耗小，稳压范围宽，能很好的实现输入降压，输出升压。但输入、输出电流皆有脉动，使得对输入电源有电磁干扰且输出纹波较大。所以实际应用时常加有输入，输出滤波器。

方案一简单轻便但会影响电源的效率，而方案二中的Buck电路能很好保对证电源的降压要就对电池组充电，并且使电池组的充电率满足题目要求，所以采用方案二。

1.2 测控电路系统的论证与选择

方案一：采用基于51单片机的数控电路，测控精度高，但不能连续可调，制作过程复杂，工作量大，并且造价高，维护复杂。

方案二：基于UC3843的测控电路，电路简单，效率高，可靠性高，但随着负载的增大，输出波形变得不稳。

综合考虑采用采用方案二。

2系统理论分析与计算

2.1 双向Buck-BOOST主拓电路的分析

Buck-Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其主电路与Buck或Boost变换器所用的元器件相同，也有开关管、二极管、电感、和电容构成。如下图1所示。Buck-Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式。图2是电感电流连续时的主要波形。图3是Buck-Boost变换器在不同工作状态下的等效电路图。电感电流连续工作室时，有两种工作模式，图(3a)的开关管S1导通时的工作模式，图3（b）是开关管S1关断、L续流时的工作模式。

图1 主电路

图2电感电流连续工作波形

S1导通 S1断开

图3 Buck-Boost不同开关模式下等效电路

2.2 电感电流连续工作原理和基本关系

电感电流连续工作时，Buck/Boost变换器有开关管S1导通和开关管S1关断两种工作模态。

t]：

在开关模态1[0~on

V加载电感f L上，电感电流线性增长，二极管D戒指，负t=0时，S1导通，电源电压in

载电流由电容f C提供：

t=on t时，电感电流增加到最大值max L i，S1关断。在S1导通期间电感电流增加量f L i

在开关模态2[on t ~ T]:

稳态工作时，S1导通期间f L i 的增长量应等于S1关断期间f L i 的减小量，或作用在电感

f L 上电压的伏秒面积为零，有：

由(2-8)式，若y D =0.5，则o V =in V ；若y D <0.5，则o V 0.5，o V >in V 。设变换器没有损耗，则输入电流平均值i I 和输出电流平均值o I 之比为

开关管S1截止时，加于集电极和发射极间电压为输入电压和输出电压之和，这也是二极管D 截止时所承受的电压

由图1-2可见，电感电流平均值f L i 等于S1和D 导通期间流过的电流平均值Q I 和D I 之和，即：

开关管S1和二极管D 电流的最大值max Q i 、max D i 等于电感电流最大值max f L i 。

S1导通期间，电容f C 电压的变化量即输出电压脉动o V ? 由S1导通期间f C 放电量

f C Q =o I y D T 计算，因f C Q =f C o V ??，故：

2.3 控制方法与参数计算

1.Boost 电路控制方法：负反馈。

2.Buck 电路控制方法：正反馈+负反馈。

3.振荡频率计算公式：3

68

.1C R f ?=

4.反馈深度：TL431是一种并联稳压集成电路。三端可调分流基准源、可编程输出电压:2.5V~36V 、电压参考误差：±0.4% ，典型值@25℃（TL431B ）、低动态输出阻抗:0.22Ω(典型值)、温度补偿操作全额定工作温度范围、负载电流1.0毫安--100毫安。全温度范围内温度特性平坦，典型值为50 ppm/℃，最大输入电压为37V 、最大工作电流150mA 、内基准电压为2.495V(25°C)。

5.放大器选用基于Lm358的放大电路，放大倍数的计算公式：????

??+=11R R A f

u

6.软件算法：15f2k60s2单片机是高速/低功耗的单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz 以下时，复位脚可直接接地。工作电压：5.5V - 3.8V （5V 单片机）/3.8V - 2.4V （3V 单片机）、工作频率范围：0-40MHz ，相当于普通8051的 0～80MHz 、用户应用程序空间4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16。

K/32K/40K/48K/56K/ 61K/字节、片上集成 1280字节/512/256字节 RAM 、工作温度范围：0-75℃/-40-+85℃。

提高效率的方法：提高频率，改善电路结构。

3 电路与程序设计 3.1 电路的设计 3.1.1 系统总体框图

系统总体框图如图四所示：

放电放电

图4系统总体框图

3.1.2 给电池组充电Buck 电路模块

测控电路

双向DC-DC 变换电路

电池组

直流稳压电源

降压充电模块原理图如图5（附录）所示。

图5降压buck电路原理图3.1.3 电池放电Boost升压模块

电池放电升压Boost电路原理图如图6所示。

图6 升压Boost电路

3.1.4 测控模块电路原理图

测控模块电路如下图图7。

图7 测控电路图

3.1.5 电源

系统需要直流稳压电源供电，采用基于LM7805和LM7815的直流稳压电路给单片机、放大器供电。

3.2程序设计

采用基于STC15F2K60S2的单片机系统，来控制电压和电流的显示，和调节数字电位计。

源程序如下：

#include "STC15Fxxxx.h"

#include "intrins.h"

#include "codetab.h"

#include "LQ12864.h"

#include "stdio.h"

#include "adc.h"

#include "PCA.h"

#define Timer0_Reload (65536UL -(MAIN_Fosc / 1000)) //Timer 0 中断

频率, 1000次/秒

#define P1n_pure_input(bitn) P1M1 |= (bitn), P1M0 &= ~

(bitn)

typedef unsigned char BYTE;

sbit X9313W_INC = P3^2; //计数脉冲输入端，下降沿触发

sbit X9313W_UPDN = P3^3; //方向，高电平加、低电平减

sbit X9313W_CS = P3^4; //片选,低电平有效

/********************（STC12C5608AD 11MHZ z=1时精确延时1ms）

*******************/

void delayms(unsigned int z)

{

unsigned int x,y;

for(x=z; x>0; x--)

for(y=1848; y>0; y--);

}

void X9313W_SetV ol(unsigned char RNumber)

{

unsigned char i;

X9313W_INC = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_CS = 0;

_nop_();

_nop_();

X9313W_UPDN = 0; //先调到0

for(i=0;i<32;i++){

X9313W_INC = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC = 0;

_nop_();

_nop_();

}

X9313W_UPDN = 1; //调到指定值for(i=0;i

X9313W_INC=1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC=0;

_nop_();

_nop_();

}

X9313W_INC = 1; //电阻值保存

_nop_();

_nop_();

X9313W_CS = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_UPDN = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC = 1;

}

void X9313W_IncV ol(unsigned char RNumber)

{

unsigned char i;

X9313W_INC = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_CS = 0;

_nop_();

_nop_();

X9313W_UPDN = 1; //加RNumber个指定值for(i=0;i

X9313W_INC=1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC=0;

_nop_();

_nop_();

}

X9313W_INC = 1; //电阻值保存

_nop_();

_nop_();

X9313W_CS = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_UPDN = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC = 1;

}

void X9313W_DecVol(unsigned char RNumber)

{

unsigned char i;

X9313W_INC = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_CS = 0;

_nop_();

_nop_();

X9313W_UPDN = 0; //减RNumber个指定值for(i=0;i

X9313W_INC=1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC=0;

_nop_();

_nop_();

}

X9313W_INC = 1; //电阻值保存

_nop_();

_nop_();

X9313W_CS = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_UPDN = 1;

_nop_();

_nop_();

X9313W_INC = 1;

}

/************* 本地函数声明**************/

void DelayXus(BYTE n);

/**************** 外部函数声明和外部变量声明*****************/

bit B_1ms; //1ms标志

u16 m second;

u16 B andgap;

unsigned int step;

/********************** PWM配置函数************************/

/********************** ADC配置函数************************/

void ADC_config(void)

{

A DC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

//结构定义

A DC_InitStructure.ADC_Px = ADC_P1_All; //设置要做ADC的IO,

ADC_P10 ~ ADC_P17(或操作),ADC_P1_All

A DC_InitStructure.ADC_Speed = ADC_180T; //ADC

速度ADC_90T,ADC_180T,ADC_360T,ADC_540T

A DC_InitStructure.ADC_Power = ENABLE; //ADC

功率允许/关闭ENABLE,DISABLE

A DC_InitStructure.ADC_AdjResult = ADC_RES_H8L2; //ADC结果调整,

ADC_RES_H2L8,ADC_RES_H8L2

A DC_InitStructure.ADC_Polity = PolityLow; //优先级设置

PolityHigh,PolityLow

A DC_InitStructure.ADC_Interrupt = DISABLE; //中断

允许ENABLE,DISABLE

A DC_Inilize(&ADC_InitStructure);

//初始化

A DC_PowerControl(ENABLE);

//单独的ADC电源操作函数, ENABLE或DISABLE

// P1n_pure_input((1<<0) ||(1<<1) ||(1<<2) || (1<<3)||(1<<4) || (1<<5)||

(1<<6) || (1<<7)); //把ADC口设置为高阻输入

}

/**********************************************/

/*********************主函数************************************/ void main(void)

{

// unsigned char i;

// int a;

u16 j;

unsigned char c[10];

LCD_Init(); //oled 初始化

ADC_config();

Timer0_1T();

T imer0_AsTimer();

T imer0_16bitAutoReload();

T imer0_Load(Timer0_Reload);

T imer0_InterruptEnable();

T imer0_Run();

E A = 1; //打开总中断

LCD_CLS();

L CD_P8x16Str(0,0,"step:");

L CD_P8x16Str(0,2,"AD0:");

L CD_P8x16Str(0,4,"AD1:");

X9313W_SetV ol(0);

s tep=0;

while(1)

{

if(B_1ms) //1ms到

{

// LCD_CLS();

B_1ms = 0;

if(++msecond >= 100) //300ms到

{

msecond = 0;

// LCD_P8x16Str(40,3,"abc");

// Get_ADC10bitResult(0);

Get_ADC10bitResult(0);

j = Get_ADC10bitResult(4); //ad通道0

sprintf(c,"%.2fA",j*5.0/1024.0);

LCD_P8x16Str(40,2,c);

j = Get_ADC10bitResult(5); //ad 通道1

sprintf(c,"%.2fV",j*30.0/1024.0);

LCD_P8x16Str(40,4,c);

if(P24==0)

step++;

if(step==32)step=0;

if(P25==0)

if(step--==0)step=31;

X9313W_SetV ol(step);

sprintf(c,"%2d",step);

LCD_P8x16Str(40,0,c);

delayms(100);

/*

*/ }

}

}

}

/**********************************************/

/********************** Timer0 1ms中断函数************************/ void timer0 (void) interrupt TIMER0_VECTOR

{

// DisplayScan();//1ms扫描显示一位

B_1ms = 1; //1ms标志

}

4 测试方案与测试结果

4.1 测试方案

1、硬件测试，测试电路的恒流恒压以及功率的设置。

2、软件仿真测试，测试程序功能的完整性，以及程序电流电压能满足对电路电流电压调节和显示精度的控制。

3、硬件软件联调，连接单片机和电源电路，测试两者功能的完整性，通过对硬件电路和程序参数的调整使其能很好的完成对电压电流的控制节及显示功能。

4.2 测试条件与仪器

测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。

测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。

4.3 测试结果及分析

4.3.1 测试结果(数据)

基础部分测试结果(数据)

1、恒流充电测试

U=30V、充电电流在在1~2A范围内可调条件下，设置1I初始值为由基本要求1：在2

步进A，步进值为0.1A,测试数据如表1.

表 1电流调节测试

次数 1 2 3 4 5 6 7

理论值A 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70

实际值A 1.00 1.11 1.20 1.31 1.40 1.44 1.30

平均精度6%

充电时1I的变化率测试

由基本要求2:1I=2A,调整直流稳压电源输出电压，使2U在24~36V范围变化，计算1I的变化率，如表2。

表2 变化率

U24 26 28 30 32 34 2

I实际值A 1.99 2.00 2.00 2.01 1.99 2.02

1

I变化率0.5% 0 0 0.5% 0.5% 1%

1

平均变化率

0.45%

3、变换器的效率测试

由基本要求3：1I =2A ，2U =30V ，条件下，测量1U 和2I 的值，变换器的效率如下。

表3变换器效率

1U （A ）

2I （A ）

20

1.49

所以η=（1U ×1I ）÷(2U ×2I )×100%=89.5%。

经计算变换器的转换效率=90%。 4、1I 的测量精度

由基本要求 4：1I 在1~2A 内变化，所测试量充电电流1I 的测量精度如表4。

表4电流1I 的测量精度

理论值A 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 测量值A 1.19 1.39 1.61 1.8 2.01 精度 0.8%

0.7%

0.6% 0

0.5%

平均值 0.52%

发挥部分测试结果(数据)

由发挥部分要求1，在充电模式下，使2U =23V 5.0±，变换器的效率如下表

表5变换器的效率

4.3.2 测试分析与结论

根据上述测试数据，并经过计算分析，得出以下结论：

1. 在要求条件下电路对电流的调节精度达到6%,次达到了对电流的准确显示和要求精度的控制。

2. 在要求条件下电路电流的变化率为0.45%，满足了题目对电流变化率的要求，同时说明电路的电流有很高的稳定性。

3. 电路的转换效率在所定条件下为89.5%，有较高的转化效率，基本满足题目要求。

4.有测量数据可知电路有充电过呀保护、较高精度显示充电电流的功能。

测试次数

1 2 3 4 1U （V ）

18.5 18.5 18.4 18.4 1I （A ）

2.648 2.631 2.636 2.680 2U （V ）

30.5 30.5 30.4 30..5 2I （A ） 1.51 1.50 1.50 1.52 效率η

94%

94%

94%

94%

DC-DC升降压电路的几种个人方案

DC-DC升降压电路的几种解决方案 （成都信息工程学院科技创新实验室） WOODSTOCK 前一段时间，本着学习的态度参加了TI杯校赛，做了其中的一个直流升降压的题，作品没做的很好，但是在准备期间，我对各种可行电路都做了尝试，一些心得拿出来与大家分享，也望各路大侠对不妥之处不吝赐教。 我们在实际应用中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时变化的（比如汽车中的电池电压受温度影响而变化），在只有一个电源提供供电的时候，同时 可以升压或降压的电路就变得非常有用。下面，来看一下我想到的几种升降压问题的解决方 案。 非隔离式开关电源的基本电路一般有三种：Buck降压电路、Boost升压电路、Buck-boost 极性反转升降压电路。要实现同时升降压功能，首先想到的肯定是Buck-Boost极性反转电 电路。 图表1 极性反转电路原理示意 这种拓扑结构的电路能够输出与输入相反的、可以比输入电压更高或者更低的电压，并且整 体的效率也很高。但缺点也很明显：一就是极性相反，当输入电压是正压且要求输出也是正的时候，我们还要对输出电压进行反向，这就是一件很麻烦的事；但是，有时我们需要的就 是负压的时候，这个缺点又会有一种很大的用处。缺点二就是，这种拓扑结构电路的电流脉 动值很大，输出滤波不好处理。在实际制作中，我选择了用TI的Buck型降压芯片TPS5430

来做开关管以及驱动的部分，更方便控制，简化了电路。还有一个缺点是，这种电路不方便 数控，而且没法直接用AD采输出电压。下面这个是我做的一个控制TPS5430反馈的电路。 常见的来解决这个问题的还有另外一种电路，就是把boost电路和buck电路结合起来。 但是怎样结合？方法有很多种。 第一种，直接拼接。比如输入电压时5-12V,输出电压要10V,那么我们就可以使用升压 电路将输入电压统一升到13V，然后再使用电压可调节的降压电路来提供输出电压。在做这个方案时，我升压用了TI的TPS61175输入范围是3-18V，输出范围是3-65V，最大输出电流时3A。降压同样用了TPS543O 图表3 TPS5430降压电路

降压直流斩波电路

电力电子技术课程设计题目：降压直流斩波电路 院（系）： 专业班级： 学号： 学生： 指导教师： 起止时间：

摘要 直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。直接直流电变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。 直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。 关键字：直流斩波，降压斩波 第1章电路总体设计方案 1.1 设计课题任务 设计一个直流降压斩波电路。 1.2 功能要求说明 将24V直流电压降压输出并且平均电压可调，围为0-24V。 1.3 设计总体方案和设计原理 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图1.1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT。为在V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。

图1.1 降压斩波电路原理图 如图1.2中V 的栅极电压u GE 波形所示，在t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o =E ，负载电流i o 按指数上升。 当t=t 1时刻，控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o 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，通常是串联的电感L 值较大。 至一个周期T 结束，在驱动V 导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平均值为 E E T E U α==+=on off on on t t t t o 式1.1 式中，t on 为V 处于通态的时间；t off 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比。 由式1.1可知，输出到负载的电压平均值U o 最大为E ，减小占空比α，U o 随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck 变换器。 负载电流平均值为 R E U I m o o -=

电路原理讲解分析

电源电路 一、电源电路的功能和组成: 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 （ 1 ）半波整流 半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电

（ 2 ）全波整流 全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图 2 （ b ）。负载 R L 上得到的是脉动的全波整流电流，输出电压比半波整流电路高。 （ 3 ）全波桥式整流 用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图2 （ c ）。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。 （ 4 ）倍压整流 用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压。图 2 （ d ）是一个二倍压整流电路。当 U2 为负半周时 VD1 导通， C1 被充电， C1 上最高电压可接近1.4U2 ；当 U2 正半周时 VD2 导通， C1 上的电压和 U2 叠加在一起对 C2 充电，使 C2 上电压接近 2.8U2 ，是 C1 上电压的 2 倍，所以叫倍压整流电路。 三、滤波电路 整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可得到平滑的直流电。 （ 1 ）电容滤波

直流升压斩波电路课程设计

湖南工学院 课程设计说明书 课题名称：直流升压斩波电路的设计专业名称：自动化 学生班级：自本0903班 学生姓名：曾盛 学生学号： 09401040322 指导教师：桂友超

电力电子技术课程设计任务书 一、设计任务和要求 （1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。 （2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。 （3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。 （4）广泛收集相关资料。 （5）独立思考，刻苦专研，严禁抄袭。 （6）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。 二、设计内容 （1）明确设计任务，对所要设计地任务进行具体分析，充分了解系统性能，指标要求。 （2）制定设计方案。 （3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。 （4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结。 三、技术指标 斩波电路输出电压为340±5V，直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V，输出功率为100W。

绪论 ........................................................... - 1 - 第1章直流升压斩波电路的设计思想 .............................. - 3 - 1.1直流升压斩波电路原理..................................... - 3 - 1.2参数计算................................................. - 4 - 第2章直流升压斩波电路驱动电路设计 ............................ - 5 - 第3章直流升压斩波电路保护电路设计 ............................ - 6 - 3.1过电流保护电路........................................... - 6 - 3.2过电压保护电路........................................... - 6 - 第4章直流升压斩波电路总电路的设计 ............................ - 7 - 第5章直流升压斩波电路仿真 .................................... - 8 - 5.1仿真模型的选择........................................... - 8 - 5.2仿真结果及分析........................................... - 8 - 第6章设计总结 ............................................... - 10 - 参考文献 ...................................................... - 11 - 附录：元件清单 ................................................ - 12 -

基于升降压电路的双向DC_DC变换电路

基于Buck-Booost电路的双向DC-DC变换电路

目录 1系统方案 (4) 1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 (4) 1.2 测控电路系统的论证与选择 (4) 2 系统理论分析与计算 (4) 2.1 双向Buck-BOOST主拓电路的分析 (4) 2.2 电感电流连续工作原理和基本关系 (5) 2.3 控制方法与参数计算 (6) 3 电路与程序设计 (7) 3.1 电路的设计 (7) 3.1.1 系统总体框图 (7) 3.1.2 给电池组充电Buck电路模块 (7) 3.1.3 电池放电Boost升压模块 (8) 3.1.4 测控模块电路原理图 (8) 3.1.5 电源 (9) 3.2 程序设计 (9) 4 测试方案与测试结果 (15) 4.1 测试方案 (15) 4.2 测试条件与仪器 (15) 4.3 测试结果及分析 (15) 4.3.1 测试结果(数据) (15) 4.3.2 测试分析与结论 (16)

摘要 双向DC/DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，BDC）是一种可在双象限运行的直流变换器，能够实现能量的双向传输。随着开关电源技术的不断发展，双向DC/DC变换器已经大量应用到电动汽车、太阳能电池阵、不间断电源和分布式电站等领域，其作为DC/DC变换器的一种新的形式，势必会在开关电源领域上占据越来越重要的地位。由于在需要使用双向DC/DC变换器的场合很大程度上减轻系统的体积重量及成本，所以具有重要研究价值。既然题目要求是作用于可充电锂电池的双向的DC-DC变换器，肯定包括降压、升压、电压可调、恒流、等要求。考虑到题目对效率的要求，我们选择降压Buck电路，升压Boost电路，并用反馈电路和运放电路来实现电压可调和恒流等要求，通过一系列的测试和实验几大量的计算，基本上能完成题目的大部分要求。 关键词：双向DC/DC变换器；双向Buck-Boost变换器；效率；恒流稳压 1系统方案 本系统主要由DC-DC双向变换器模块、测控电路模块及辅助电源模块构成，分别论证这几个模块的选择。 1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 方案一：采用大功率的线性稳压芯片搭建稳压电路，使充电压恒定，在输入电压高于充电合适电压时，实现对输入电压的降压，为电池组充电。该电路外围简单，稳压充电不需要软件控制，简单方便，但转换效率低。同时采用采用基于NE555的普通升压电路，这种电路设计简单，成本低，但转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小，更不能不易与基

升降压电路原理分析

BUCK BOOST电路原理分析 电源网讯 Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。 图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。 Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式 Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。 Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。 LDO的特点：

① 非常低的输入输出电压差 ② 非常小的内部损耗 ③ 很小的温度漂移 ④ 很高的输出电压稳定度 ⑤ 很好的负载和线性调整率 ⑥ 很宽的工作温度范围 ⑦ 较宽的输入电压范围 ⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。 DC-DC分为BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三类DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降压，降压公式：Vo=Vi*D BOOST型DC-DC只能升压，升压公式：Vo= Vi/(1-D) BUCK-BOOST型DC-DC，即可升压也可降压，公式：Vo=(-Vi)* D/（1-D） D为充电占空比，既MOSFET导通时间。0

PFC电路原理与分析

引言 追求高品质的电力供需，一直是全球各国所想要达到的目标，然而，大量的兴建电厂，并非解决问题的唯一途径，一方面提高电力供给的能量，一方面提高电气产品的功率因数（Power factor）或效率，才能有效解决问题。有很多电气产品，因其内部阻抗的特性，使得其功率因数非常低，为提高电气产品的功率因数，必须在电源输入端加装功率因数修正电路（Power factor correction circuit），但是加装电路势必增加制造成本，这些费用到最后一定会转嫁给消费者，因此厂商在节省成本的考量之下，通常会以低价为重而不愿意让客户多花这些环保金，大多数的消费者，也因为不了解功率因数修正电路的重要性，只以为兴建电厂才是解决电力不足问题的唯一方案，这是大多数发展中国家电力供应的一大问题所在。 功率因数的意义 电力公司经由输配电系统送至用户端的电力（市电）是电压100-110V/60Hz或200-240V/50Hz的交流电，而电气产品的负载阻抗有三种状况，包括电阻性、电容性、和电感性等，其中只有电阻性负载会消耗功率而产生光或热等能源转换，而容性或感性负载只会储存能量，并不会造成能量的消耗。在纯阻性负载状况下，其电压和电流是同相位的，而在电容性负载下，电流的相位是超前电压的，在电感性负载下电压又是超前电流相位的。这超前或滞后的相位角度直接影响了负载对能量的消耗和储存状况，因此定义了实功功率的计算公式： Ｐ＝ＶＩＣｏｓθ θ为V和I和夹角，Cosθ的值介于0-1之间，此值直接影响了电流对负载作实功的状况，称之为功率因数（Power Factor，简称PF）。 为了满足消费者的需要，电力公司必须提供S=VI的功率，而消费者实际上只使用了P的功率值，有一部分能量做了虚功，消耗在无功功率上。PF值越大，则消耗的无功功率越小，电力公司需要提供的S值也越小，将可以少建很多电厂。 功率因数修正器的结构 功率因数修正器的主要作用是让电压与电流的相位相同且使负载近似于电阻性，因此在电路设计上有很多种方法。其中依使用元件来分类，可分为被动式和主动式功因修正器两种。被动式功因修正器在最好状况下PF值也只能达到70%，在严格的功因要求规范下并不适用。若要在全电压范围内（90V~265Vac）且轻重载情况下都能达到80%以上PF值，则主动式功因修正器是必要的选择。主动式功因修正器多为升压式电路结构（Boost Topology）， 如图一所示，图二为电感作用波形，输入电压要求为90V~265Vac，在Vd点则为127V~375V直流电压，由升压电路把输出电压V o升到400V的直流，其工作过程如下：

升压斩波电路设计

湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称电力电子技术 题目升压斩波电源设计 专业班级电气工及其自动化 学生姓名王振林学号 0505 指导老师颜渐德 审批谢卫才 任务书下达日期 2010 年 5 月 17 日设计完成日期 2010 年 5 月 28 日

摘要 本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boost chopper）.设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。 Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系。第二部分是电路板，它可以通过Protel设计完成，其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。 引言 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT 在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。但以

升压-降压式变换器的仿真(DOC)

目录 摘要........................................................................................................ - 1 -设计目的................................................................................................ - 1 -设计原理................................................................................................ - 2 - 一、降压斩波电路 ....................................................................... - 2 - 二、升压斩波电路 ....................................................................... - 3 - 三、升降压斩波电路 ................................................................... - 4 -设计过程................................................................................................ - 5 - 一、仿真原理图 ........................................................................... - 5 - 二、仿真设计的详细过程 ........................................................... - 6 -结果........................................................................................................ - 6 -总结........................................................................................................ - 9 -心得体会.............................................................................................. - 10 -参考文献.............................................................................................. - 11 -

电路原理图详解

电子电路图原理分析 电器修理、电路设计都是要通过分析电路原理图,了解电器的功能和工作原理,才能得心应手开展工作的。作为从事此项工作的同志,首先要有过硬的基本功,要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解,能进行划分功能模块,找出信号流向,确定元件作用。若不知电路的作用,可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位,或反相位。电路和组成形式,是放大电路,振荡电路,脉冲电路,还是解调电路。 要学会维修电器设备和设计电路,就必须熟练掌握各单元电路的原理。会划分功能块,能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组,让每个功能块形成一个具体功能的元件组合,如基本放大电路,开关电路,波形变换电路等。 要掌握分析常用电路的几种方法,熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。 １．交流等效电路分析法 首先画出交流等效电路,再分析电路的交流状态,即：电路有信号输入时,电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡,还是限幅削波、整形、鉴相等。 ２．直流等效电路分析法 画出直流等效电路图,分析电路的直流系统参数,搞清晶体管静态工作点和偏置性质,级间耦合方式等。分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。例如：三极管的工作状态,如饱和、放大、截止区,二极管处于导通或截止等。 ３．频率特性分析法 主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。粗略估算一下它的中心频率,上、下限频率和频带宽度等,例如：各种滤波、陷波、谐振、选频等电路。 ４．时间常数分析法 主要分析由Ｒ、Ｌ、Ｃ及二极管组成的电路、性质。时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。若时间常数不同,尽管它的形式和接法相似,但所起的作用还是不同,常见的有耦合电路、微分电路、积分电路、退耦电路、峰值检波电路等。 最后,将实际电路与基本原理对照,根据元件在电路中的作用,按以上的方法一步步分析,就不难看懂。当然要真正融会贯通还需要坚持不懈地学习。 电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。 电路图有两种 一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。 另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。 除了这两种图外，常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。 一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图，还得从认识单词——元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容可以点击本文相关文章下的各个链接，本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。 电阻器与电位器（什么是电位器） 符号详见图 1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定的电阻器，（ b ）表示半可调或微调电阻器；（ c ）表示电位器；（ d ）表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“ R ”，电位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一个说明它有调节功能的字符“ P ”。

升压式直流斩波电路

升压式直流斩波电路 1.电路的结构与工作原理 1.1电路结构 U L R U0 +- + - 图1 升压式直流斩波电路的电路原理图 1.2 工作原理 假设电路输出端的滤波电容器足够大，以保证输出电压恒定，电感L 的值也很大。 1）当控制开关VT 导通时，电源E 向串联在回路中的电感L 充电储能，电感电压u L 左证右负；而负载电压u 0上正下负，此时在R 于L 之间的续流二极管VD 被反偏，VD 截止。由于电感L 的横流作用，此充电电流基本为恒定值I1.另外，VD 截止时C 向负载R 放电，由于正常工作C 已经被充电，且C 容量很大，所以负载电压基本保持为一恒定值，记为u 0。假设VT 的导通时间为t on ，则此阶段电感L 上的储能可以表示为EI 1t on 2)在控制开关VT 关断时，储能电感L 两端电势极性变成左负右正，续流二极管VD 转为正偏，储能电感L 与电源E 叠加共同向电容C 充电，向负载R 提供能量。如果VT 的关断时间为t off ，则此段时间内电感L 释放的能量可以表示为（U 0-E ）I 1t off 。 1.3基本数量关系 a.一个周期内灯光L 储存的能量与释放的能量相等： 即 b.输出电流平均值 11()on o off EI t U E I t =-E t T E t t t U off off off on o =+=

2.建模 在MA TLAB 新建一个Model ，命名为jiangya ，同时模型建立如下图所示： 图 1 升压式直流斩波电路的MATLAB 仿真模型 2.1模型参数设置 a 电源参数，电压100v ： b.同步脉冲信号发生器参数 振幅1V ，周期0.001，占空比20% R E R U I β1o o ==

升降压双向直流变换器

双向直流-直流变换器的设计与仿真 姓名：张羽 学号：109081183 指导教师：李磊 院系：动力工程学院

摘要：本文选取了一种以Buck-Boost变换器为基础的双向DC-DC变换器进行了研究，设计了一种隔离型Buck-Boost双向DC-DC变换器。并根据设计指标，对变压器、输出滤波器、功率开关等进行参数设计，并使用saber仿真软件完成了这种带高频电气隔离的拓扑的仿真。 关键字：双向DC-DC变换器Buck-Boost变换器saber仿真软件uc3842 0 引言 所谓双向DC-DC变换器就是实现了能量的双向传输，在功能上相当于两个单向DC-DC。它的输入、输出电压极性不变，但输入、输出电流的方向可以改变。是典型的“一机两用”设备。在需要双向能量流动的应用场合可以大幅度减轻系统的体积重量及成本。 近年来,双向DC/DC变换器在电动汽车、航天电源系统、燃料电池系统以及分布式发电系统等方面得到了广泛应用。 1 基本电路的选取 DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。 本文选取Buck-Boost双向DC-DC变换器进行了仿真实验。 2 Buck-Boost双向DC-DC变换器 2.1 Buck-Boost变换器 将Buck变换器与Boost变换器二者的拓扑组合在一起，除去Buck中的无源开关，除去Boost中的有源开关，如图所示，称为升降压变换器。它是由电压源、电流转换器、电压负载组成的一种拓扑，中间部分含有一级电感储能电流转换器。它是一种输出电压既可以高于也可以低于输入电压的单管非隔离直流变换器。Buck-Boost变换器和Buck变换器与Boost变换器最大的不同就是输出电压的极性和输入电压的极性相反，输入电流和输出电流都是脉动的，但是由于滤波电容的作用，负载电流应该是连续的。

直流斩波电路设计与仿真.

电力电子技术课程设计报告 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 专业： 设计时间：

目录 1．降压斩波电路 (6) 一．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12) 二．D c／D C变换器的设计 (18) 三．测试结果 (19) 四．直流斩波电路的建模与仿真 (29) 五．课设体会与总结 (30) 六．参考文献 (31)

摘要 介绍了一种新颖的具有升降压功能的DC ／DC 变换器的设计与实现，具体地分析了该DC ／DC 变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC ／DC 变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果 关键词：DC ／DC 变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，PWM ；直流脉宽调速 一．降压斩波电路 1.1 降压斩波原理： R E U I E E T t t t E t U M on off on on -= ==+=000α 式中on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比，简称占空比火导通比。 根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式： 1） 保持开关周期T 不变，调节开关导通时间on t 不变，称为PWM 。 2） 3） on t i E M

1.2 工作原理 1）t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o 按指数曲线上升 2）t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压u o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接的电感L值较大 ●基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析 ●从能量传递关系出发进行的推导 ●由于L为无穷大，故负载电流维持为I o不变

振荡电路工作原理详细分析

振荡电路工作原理详细分析注：这只是我个人的理解，仅供参考，如不正确，请原谅！ 1、电路图和波形图 2、工作原理：晶体管工作于共发射极方式。集电极电压通过变压器反馈回基级，而变压器绕组的接法实现正反馈。其工作过程根据三极管的工作状态分为三个阶段：t1、t2、t3（如上图）： 说明：此分析过程是在电路稳定震荡后，以一个完整波形周期为例进行分析，即起始Uce=12v。而对于电路刚接通时，工作原理完全相同，只是做波形图时，起始电压Uce=0v。 1）、电路接通后，进入t1阶段（晶体管为饱和状态）。 在t1的初始阶段，电路接通，流过初级线圈的电流不能突变，使得集电极电压Uce急速减小，由于时间很短，在波形中表现为下降沿很陡。而经过线圈耦合，会使基极电压Ube急速增大。此时，三极

管工作在饱和状态（Ube>=Uce）。基极电流ib失去对集电极电流ic 的控制。之后，随着时间增加，Uce会逐渐增加，Ube通过基极与发射机之间的放电而逐渐减少。基极电压Ube下降使得ib减小。 2）、当ib减小到ic /β时, 晶体管又进入放大状态，即t2阶段。 于是，ib的减小引起ic的减小，造成变压器绕组上感应电动势方向的改变，这一改变的趋势进一步引起ib的减小。如此又开始强烈的循环，直到晶体管迅速改变为截止状态。这一过程也很快，对应于脉冲的下降沿。在此过程中，电流强烈的变化趋势使得感应线圈上出现一个很大的感应电动势，Ube变成一个很大的负值。 3）、当晶体管截止后（t3阶段），ic=0，Uce经初级线圈逐渐上升到12v（变压器线圈中储存有少量能量，逐渐释放）。此时，直流12v电源通过27欧电阻和反馈线圈对基极电压充电，Ube逐渐上升，当Ube上升到0.7v左右时，晶体管重新开始导通（硅管完全导通的电压大约是0.7v）。于是下一个周期开始，重复上述各个阶段。其震荡周期T=t1+t2+t3;

MOSFET升降压斩波电路

电力电子技术课程设计报告MOSFET升降压斩波电路设计 班级：110306班 姓名：*** 学号：20111049 指导教师：侯云海 时间：2014年1月10日

题目：MOSFET升降压斩波电路设计 一、课程设计的目的 1.电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要 的实践教学环节。它与理论教学和实践教学相配合，可使我们在理论联系实际，综合分析，理论计算，归纳整理和实验研究方面得到综合训练和提高，从而培养学生独立解决实际问题的能力。 2.加深理解电力电子技术的课程内容，建立正确的设计思想，熟 悉工程设计的顺序和方法，提高正确使用技术资料，标准，手册等的独立工作能力。 3.为后续课程的学习打下坚实的基础。 二、设计的技术数据及要求 1、交流电源：单相220V； 2、前级整流输出输电压： U d=50V～80V； 3、输出功率：300W； 4、开关频率5KHz； 5、占空比10%—90%； 6、输出电压脉率：小于10%。

三、设计内容及要求 1、方案的论证及方案的选择： 1.1总体方案论证 图1 1.2 方案一：MOSFET降压斩波电路 MOSFET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，图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道，设臵了续流二极管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。 图2 降压斩波电路原理图

MOSFET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，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。当t=0 时MOSFET 管被激励导通电源U向负载供电，负载电压为Uo=U,负载电流io 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Uo 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较大。电路工作时的波形图如图3所示。 至一个周期T结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。当电力电子系统工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图2所示。 负载电压平均值为：（2.1） 负载电流平均值为：（2.2） 式中，t on为MOSFET处于通态的时间；t off为MOSFET处于断态的时间；T为开关周期；α为导通占空比。 由式（1.1）可知，输出到负载的电压平均值U o最大为U，减小占空比α，U o随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck 变换器。 根据对输出电压平均值进行调试的方式不同，可分为三种工作方式： （1）保持开关导通时间不变，改变开关T，称为频率调制工作方式； （2）保持开关周期T不变，调节开关导通时间，称为脉冲宽调制

IGBT升降压斩波电路设计

I G B T升降压斩波电路设 计 Written by Peter at 2021 in January

电力电子技术课程设计报告课题名称IGBT升降压斩波电路设计 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 指导教师职称 评分 完成日期：2015年1月13日 摘要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器，诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点，可以在一个电路中同时实现升压和降压，简化了电路结构。而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利，因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛，对其做研究有很好的使用意义。 本文首先比较了两种具有升降压功能的DC／DC变换电路，具体地分析了两种DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC 变换器控制系统的原理和实现，通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真，最后给出了测试结果。

关键词：直流斩波；升降压； IGBT；全控型

目录 1 设计任务要求设计任务 IGBT升降压斩波电路设计（纯电阻负载） 设计条件：（1）输入直流电压，Ud=50V； （2）输出功率：300W （3）开关频率5KHZ

（4）占空比10%-50% (5) 输出电压脉率：小于10% 设计要求 1，分析题目要求，提出2-3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制结构方案； 2，设计主电路原理图，触发电路原理图，并设置必要的保护电路； 3，参数计算，选择主电路及保护电路元件参数 4，利用仿真软件MATLAB等进行电路优化； 5，最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。 2方案选择 方案一 该DC／DC变换器为前后级串联结构，前级是由1T、3T、1D、2D、L、C、1R、2R构成降压变换电路，后级是由2T、2D、L、C构成升压变换电路，其中2D、L、C均出现在前、后级变电路中。采用PWM 方式控制两个主开关管3T、2T存在一定的困难，因为它们的控制端不共地。为了实现两路控制信号共地，也只能选用功率晶体管。为此增加辅助开关管1T，且3T由NPN型改为PNP型，显然1T、2T是共地的，1T、3T是同步开关的，这就实现了两路控制信号的共地。这样，原本通过控制3T、2T来控制电路的工作状态，现在是通过1T、2T来控制，1T称为降压斩波辅助开关，2T称为升压斩波主开关、3T称为降压斩波电路。其电路图如图所示: 图2-1原理图

升压降压电源电路工作原理

b o o s t升压电路工作原理 boost升压电路是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。 基本电路图见图一： 假定那个开关（三极管或者mos管）已经断开了很长时间，所有的元件都处于理想状态，电容电压等于输入电压。 下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路 充电过程 在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。这时，输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加，电感里储存了一些能量。

放电过程 如图，这是当开关断开（三极管截止）时的等效电路。当开关断开（三极管截止）时，由于电感的电流保持特性，流经电感的电流不会马上变为0，而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路已断开，于是电感只能通过新电路放电，即电感开始给电容充电，电容两端电压升高，此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。 说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。 如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。

如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。 一些补充1 AA电压低,反激升压电路制约功率和效率的瓶颈在开关管,整流管,及其他损耗(含电感上). 1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会有线损大). 2 整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出时,整流损耗约百分之 十. 3 开关管,关键在这儿了,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过单只做不到就多只并联....... 4 最大电流有多大呢?我们简单点就算1A吧,其实是不止的.由于效率低会超过,这是平均值,半周供电时为3A,实际电流波形为0至6A.所以咱建议要用两只号称5A实际3A的管子并起来才能勉强对付.

电力电子升降压变换器课程设计

1 绪论 《电力电子技术》课程是一门专业技术基础课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，独立完成查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告的能力，使学生进一步加深对变流电路基本理论的理解和基本技能的运用，为今后的学习和工作打下坚实的基础。 《电力电子技术》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。通过设计能够使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。 斩波电路(DC Chopper)的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器( DC/DC Converter)。直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行了较详细的仿真分析。 本文分析了升降压斩波电路的工作原理，又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模，最后对仿真结果进行了分析总结。 2 升降压斩波电路的设计

2.1升降压斩波电路工作原理 （1）V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C 维持输出电压恒定并向负载R供电。 （2）V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。 a) 原理图 b) 波形图 图（3）升压/降压斩波电路的原理图及波形图 数量关系： 稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即：