升壓斬波電路設計.doc

0電力電子技術課程設計報告題目：升壓斬波電路設計學院：專業(yè)：學號：姓名：指導教師：完成日期：1升壓斬波電路設計(一)設計任務書23（二）設計說明書目錄一matlab仿真原理1升壓斬波電路工作原理1.1主電路工作原理1.2IGBT驅(qū)動電路選擇2仿真實驗2.1仿真模型2.2仿真實驗結果及分析2.3仿真實驗結論2.4最優(yōu)參數(shù)選擇二硬件實驗2.1硬件電路2.1.1整流電路2.1.2斬波信號產(chǎn)生電路2.1.3斬波電路2.1.4總原理圖2.1.5元器件列表2.2PCB印刷電路板2.3制造輸出final三課程設計總結參考文獻4摘要本設計是基于SG3525芯片為核心控制的PWM升壓斬波電路（Boostchopper）.設計由Matlab仿真和Protel兩大部分構成。Matlab主要是理論分析，借助其強大的數(shù)學計算和仿真功能可也很直觀的看到PWM控制輸出電壓的曲線圖。通過設置參數(shù)分析輸出與電路參數(shù)和控制量的關系，最后進行了GUI編程，利用圖形可視化界面的直觀易懂的特點，使設計摒棄了繁瑣難懂的單一波形和控制方式，從而具有友好界面，非常方便的就可進行控制參數(shù)輸入，和輸出圖像顯示。第二部分是電路板，它可以通過BluePrint、Kicad、Protel等軟件設計完成，其中Protel原理圖設計系統(tǒng)以其分層次的設計環(huán)境，強大的元件及元件庫的組織功能，方便易用的連線工具，強大的編輯功能設計檢驗，與印制電路板設計系統(tǒng)的緊密連接，自定義原理圖模板高質(zhì)量的輸出等等優(yōu)點，和豐富的設計法則，易用的編輯環(huán)境，輕松的交互性手動布線，簡便的封裝形式的編輯及組織，高智能的基于形狀的自定布線功能，萬無一失的設計檢驗等印制電路板設計系統(tǒng)的優(yōu)點，使其在我們學生選用PCB電路板設計軟件中占了絕大部分比重。本設計也采用Protel設計原理圖，和進行PCB板布線。它是本設計從理論到實際制作的必進途徑，通過設定相應的規(guī)則，足以滿足設計所要求的規(guī)定。關鍵字升壓斬波；SG3525；SIMULINK；PWM；Protel5引言直流斬波電路作為將直流電變成另一種固定電壓或可調(diào)電壓的DC-DC變換器,在直流傳動系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關電源、電力電子變換裝置及各種用電設備中得到普通的應用.隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、復合斬波電路等多種方式的變換電路.直流斬波技術已被廣泛用于開關電源及直流電動機驅(qū)動中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件IGBT在牽引電傳動電能傳輸與變換、有源濾波等領域得到了廣泛的應用。但以IGBT為功率器件的直流斬波電路在實際應用中需要注意以下問題:（1）系統(tǒng)損耗的問；（2）柵極電阻；（3）驅(qū)動電路實現(xiàn)過流過壓保護的問題。一matlab仿真原理1.升壓斬波工作原理1.1主電路工作原理假設L值、C值很大，V通時，E向L充電，充電電流恒為I1，同時C的電壓向負載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值,記為Uo。設V通的時間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1tonV斷時，E和L共同向C充電并向負載R供電。設V斷的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等（1-1）化簡得：（1-2）1/offtT，輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路。也稱之為boostchooper變換器。offtT/升壓比，調(diào)節(jié)其即可改變Uo。將升壓比的倒數(shù)記作，即Ttoff。和導通占空比，有如下關系：1（1-3）因此，式（1-2）可表示為（1-4）offoontIEUtEI11EtTEtttUoffoffoffonooffotIEU1EEUo1116升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因：L儲能之后具有使電壓泵升的作用電容C可將輸出電壓保持住1.2IGBT驅(qū)動電路選擇IGBT的門極驅(qū)動條件密切地關系到他的靜態(tài)和動態(tài)特性。門極電路的正偏壓uGS、負偏壓-uGS和門極電阻RG的大小，對IGBT的通態(tài)電壓、開關、開關損耗、承受短路能力及du/dt電流等參數(shù)有不同程度的影響。其中門極正電壓uGS的變化對IGBT的開通特性，負載短路能力和duGS/dt電流有較大的影響，而門極負偏壓對關斷特性的影響較大。同時，門極電路設計中也必須注意開通特性，負載短路能力和由duGS/dt電流引起的誤觸發(fā)等問題。根據(jù)上述分析，對IGBT驅(qū)動電路提出以下要求和條件：(1)由于是容性輸出輸出阻抗；因此IBGT對門極電荷集聚很敏感，驅(qū)動電路必須可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路。(2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動源對門極電容充放電，以保證門及控制電壓uGS有足夠陡峭的前、后沿，使IGBT的開關損耗盡量小。另外，IGBT開通后，門極驅(qū)動源應提供足夠的功率，使IGBT不至退出飽和而損壞。(3)門極電路中的正偏壓應為+12+15V；負偏壓應為-2V-10V。(4)IGBT驅(qū)動電路中的電阻RG對工作性能有較大的影響，RG較大，有利于抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率，但會增加IGBT的開關時間和開關損耗；RG較小，會引起電流上升率增大，使IGBT誤導通或損壞。RG的具體數(shù)據(jù)與驅(qū)動電路的結構及IGBT的容量有關，一般在幾歐幾十歐，小容量的IGBT其RG值較大。(5)驅(qū)動電路應具有較強的抗干擾能力及對IGBT的自保護功能。IGBT的控制、驅(qū)動及保護電路等應與其高速開關特性相匹配，另外，在未采取適當?shù)姆漓o電措施情況下，IGBT的GE極之間不能為開路。IGBT驅(qū)動電路分類驅(qū)動電路分為：分立插腳式元件的驅(qū)動電路；光耦驅(qū)動電路；厚膜驅(qū)動電路；專用集成塊驅(qū)動電路。本文設計的電路采用的是專用集成塊驅(qū)動電路。IGBT驅(qū)動電路分析隨著微處理技術的發(fā)展(包括處理器、系統(tǒng)結構和存儲器件)，數(shù)字信號處理器以其優(yōu)越的性能在交流調(diào)速、