信号产生与变换仿真电路.
半导体照明技术与应用专业国家教学资源库建设材料图1：信号发生与变换电路仿真电路图
图2：信号发生与变换电路电路图
半桥电路的工作原理及注意问题
半桥电路的工作原理及注意问题 在PWM和电子镇流器当中，半桥电路发挥着重要的作用。半桥电路由两个功率开关器件组成，它们以图腾柱的形式连接在一起，并进行输出，提供方波信号。本篇文章将为大家介绍半桥电路的工作原理，以及半桥电路当中应该注意的一些问题，希望能够帮助电源新手们更快的理解半桥电路。首先我们先来了解一下半桥电路的基本拓扑： 半桥电路的基本拓扑电路图 电容器C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线接变压器T1的原边绕组，故称半桥变换器。如果此时C1=C2，那么当某一开关管导通时，绕组上的电压只有电源电压的一半。半桥电路概念的引入及其工作原理电路的工作过程大致如下：参照半桥电路的基本拓扑电路图，其中Q1开通，Q2关断，此时变压器两端所加的电压为母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。Q1 关断，Q2关断，此时变压器副边两个绕组由于整流二极管两个管子同时续流而处于短路状态，原边绕组也相当于短路状态。Q1关断，Q2开通。此时变压器两端所加的电压也基本上是母线电压的一半，同时能量由原边向副边传递。副边两个二极管完成换流。半桥电路中应该注意的几点问题偏磁问题原因：由于两个电容连接点A的电位是随Q1、Q2导通情况而浮动的，所以能够自动的平衡每个晶体管开关的伏秒值，当浮动不满足要求时，假设Q1、Q2具有不同的开关特性，即在相同的基极脉冲宽度t=t1下，Q1关断较慢，Q2关断较快，则对B点的电压就会有影响，就会有有灰色面积中A1、A2的不平衡伏秒值，原因就是Q1关断延迟。如果要这种不平衡的波形驱动变压器，将会发生偏磁现象，致使铁心饱和并产生过大的晶体管集电极电流，从而降低了变换器的效
功率变换器
题目:举例说明功率变换器的实际应用。包括电路结构,原理分析,参数计算等内容。 要求:1、理论联系实际 2、1500字左右 1.功率变换器的实际应用 由于功率变换器具有提高系统的效率，增大装置的功率密度的功能。在现代社会中，其（DC/DC变换器）广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业，有着广泛的应用前景。 近年（DC/DC）功率变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～ 25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，这也显示出了其在远程和数字通讯领域的广阔应用前景。 具体使用，例如：①直流开关电源，其功率变换的核心就是DC/DC功率变换器；② DC/DC功率变换器也是现代燃料电池车动力系统中一个重要部分，主要功能是把不可调的直流电源变为可调的直流电源。 2.原理分析 DC/DC功率变换器按输入与输出间是否有电气隔离可以分为无电气隔离和有电器隔离的直流变化器两类。按工作电路区分有降压式（BUCK），升压式（BOOST），升降压式（BUCK/BOOST），库克（CUK），瑞泰（ZETA），塞皮克（SEPIC）等六种。DC/DC功率变换器基本电路原理图如图1所示。 图1中，功率开关管S1~S4及内部集成的二极管组成全桥开关变换器，S1及S3组成超前桥臂，S2及S4组成滞后桥臂，S1~S4在寄生电容、外接电容C1~C4和变压器漏感的作用F谐振，实现零电压开关。其中C7为隔直电容，可有效地防止高频变压器的直流偏磁。低压直流侧滤波电容为C5、C6、L1为共模电感。 下面，我将就升压降压的不同功能分别对其进行原理分析：
600W半桥型开关稳压电源设计
600W半桥型开关稳压电源设计 600W半桥型开关稳压电源设计 摘要 本次设计主要是设计一个600W半桥型开关稳压电源，从而为负载供 电。 电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。本文介绍了一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为单相170 ~ 260V，输出电压为直流12V恒定，最大电流50A。从主电路的原理与主电路图的设计、控制电路器件的选取、保护电路方案的确定以及计算机仿真图形的绘制与波形分析等方面的研究。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源； 第1章绪论1.1 电力电子技术概况 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电
力领域的电子技术，它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。目前所用的电力电子器件采用半导体制成，故称电力半导体器件。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换。电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技术和 控制技术的发展而发展的。 电力电子技术可以理解为功率强大，可供诸如电力系统那样大电流、高电压场合应用的电子技术，它与传统的电子技术相比，其特殊之处不仅仅因为它能够通过大电流和承受高电压，而且要考虑在大功率情况下，器件发热、运行效率的问题。为了解决发热和效率问题，对于大功率的电子电路，器件的运行都采用开关方式。这种开关运行方式就是电力电 子器件运行的特点。 电力电子学这一名词是20世纪60年代出现的，“电力电子学”和“电力电子技术”在内容上并没有很大的不同，只是分别从学术和工程技术这2个不同角度来称呼。电力电子学可以用图1的倒三角形来描述，可以认为电力电子学由电力学、电子学和控制理论这3个学科交叉而形成 的。这一观点被全世界普遍接受。 电力电子技术与电子学的关系是显而易见的。电子学可分为电子器件和电子电路两大部分，它们分别与电力电子器件和电力电子电路相对应。从电子和电力电子的器件制造技术上进两者同根同源，从两种电路的分析方法上讲也是一致的，只是两者应用的目的不同，前者用于电力变换， 后者用于信息处理。
信号产生与变换电路的设计
信号产生与变换电路的设计 自动化12-1班 李振兴，自动化12-1 韩超杰 摘要：在《模拟电子技术》的学习基础上，针对课程要求，本电路由电阻、电容、555芯片，LM324放大器组成。该滤波器属于有源滤波器，由有源元件和无源元件组成，设计用到了LM324集成运放，通滤波电路来分别实现方波、三角波、正弦波和正弦三次谐波的输出。 1设计思路与整体框图 该实验设计根据题目要求,是基于555芯片为基础的实现占空比可调的方波发生电路，然后可以产生方波信号；第二步是将方波信号作为输入信号分别接入积分电路并加以LM324为基础的倍数可调放大电路，从而产生三角波；第三步是在方波的基础上加上二阶积分电路产生正弦基波；第四步是在方波电路的基础上加上带通滤波电路并加以LM324为基础的电路从而产生三次谐波。该是所要求的频率为1KHz ，正弦波的截止频率为1.5倍的基波频率，三次谐波的频率为3KHz ；并且要求这四种波的输出幅值必须大于500mv 。 原理框图： 积分电路 带通 滤波 微 电路 分 电 路 方波 发生 电路 三角波 发生电路 正弦 发生电路 三次谐波 发生电路
图1信号的产生与变换整体思路仿真总图为： 2硬件电路设计 2.1 方波发生电路的设计与计算
图2方波发生电路 方波信号只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以比较器是它重要组成部分 ，因为产生震荡就是要求高低电平能够自由的切换，所以电路需要引入负反馈；因为输出状态需要按一定时间间隔交替变化，即产生周期性变化。因此它由磁滞回路比较器和RC 电路组成。RC 回路作为延迟环节，即反馈网络。 要求：1f kHz =，则 1.43 ()A B f R R C = +，得出3 () 1.4310A B R R C -+=? 取 1C F μ=,则140B A R R +=Ω。 2.2 三角波发生电路的设计与计算 1213 23 2001000A B R R R R R R R R R ==Ω=Ω=+=+
半桥式DCDC变换器设计(终审稿)
半桥式D C D C变换器 设计 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
半桥式DC-DC变换器设计 【摘要】近年来，随着电力电子器件、控制理论的发展和人们对电源性能要求的提高，电力电子技术引起了学者们的广泛关注。目前一些发达国家正逐渐把电力变换技术广泛应用于民用工业领域，我国在这一领域的研究起步较晚，但随着国民经济的发展，适合于不同要求的各种变换器越来越引起科研人员的关注。 本文通过对Buck变换器的电路结构和工作原理进行分析，设计出一种半 桥式DC-DC变换器，并采用闭环控制方法，将恒定的400V直流输入变为稳定5V 的直流输出，保证了系统的供电性能。最后利用Matlab工具对所设计的电路进行仿真,仿真结果验证了所设计系统的有效性。半桥式DC-DC变换器由于电路结构简单，功率器件少且功率管上受到的电压应力小，在中小功率场合得到了较为广泛的应用。本文为进一步研究和开发相关产品提供借鉴。 【关键词】Buck 半桥 DC-DC MATLAB 【ABSTRACT】In recent years, with the development of power electronic devices，control theory and the increasing demand of high-quality power supply, power electronics technology has aroused widely attention from scholars. Power electronics technology is used gradually in civilian industrial areas in some developed countries. With the national economic development, the various
学习情境三 功率变换电路
驱动电机及控制技术 何忆斌侯志华主编 尹万建主审机械工业出版社全国机械行业职业教育优质规划教材（高职高专）经全国机械职业教育汽车类专业教学指导委员会审定
学习情境三功率变换电路
知识准备：功率变换技术是新能源汽车的调速和转向等动力控制系统的关键技术，其基本作用就是通过合理、有效地控制电源系统电压、电流的输出和驱动电机电压、电流的输入，完成对驱动电机的转矩、转速和旋转方向的控制。此外，新能源汽车的充电及低压设备的供电也是通过相应的功率变换技术完成。 电力电子器件正向着大容量、高可靠性、装置体积小、节约电能和智能化方向发展。除了早期使用的功率二极管、晶闸管外，目前常用的器件主要有门极可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅极晶体管（IGBT）、MOS控制晶闸管（MCT）等。从新能源汽车的应用上看，MOSFET、IGBT具有较好的应用前景。 问题1：什么是功率二极管？
问题1：什么是功率二极管？ 1）功率二极管的主要类型：功率二极管的类型主要有三种: (1)普通二极管。普通二极管又称为整流二极管，多用于开关频率不高（1kHZ以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5μs以上，这在开关频率不高时并不重要。
问题1：什么是功率二极管？ 1）功率二极管的主要类型：功率二极管的类型主要有三种: (2)快速恢复二极管。快速恢复二极管可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。其中前者反向恢复时间为数百纳秒或更长；后者则在100ns以下，甚至达到如20～30ns。
问题1：什么是功率二极管？ 1）功率二极管的主要类型：功率二极管的类型主要有三种: (3)肖特基二极管。以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管（SBD，简称为肖特基二极管。 肖特基二极管的优点是：反向恢复时间很短（10～40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下，其正向压降也很小（通常在0.5Ⅴ左右），明显低于快速恢复二极管（通常在1V左右或更大），其开关损耗和正向导通损耗都比快速恢复二极管要小。肖特基二极管的弱点是，当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合。同时，由于反向漏电流较大且对温度敏感，反向稳态损耗不可忽略，而且必须严格限制其工作温度。
毫安信号转换电压信号电路
实用的4～20mA输入/0～5V输出的I／V转换电路_电路图 最简单的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路 在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA 电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。 仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。 这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。可是这样一来。其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。为了达到A／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。 LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路 解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。 以4～20mA 例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。 同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。 图2 采用的是廉价运放LM324，其对零点的处理是在反相输入端上加入一个调整电压，其大小恰好为输入4mA时在RAO上的压降。有了运算放大器，还使得RAO的取值可以更加小，因为这时信号电压不够大的部分可以通过配置运放的放大倍数来补足。这样，就可以真正把4～20mA电流转换成为0～5V电压了。 使用运算放大器也会带来一些麻烦，尤其在注重低成本的时候，选择的运放往往是最最廉价的，运放的失调与漂移，以及因为运放的供电与单片机电路供电的稳定性，电源电压是否可以保证足够稳定，运放的输入阻抗是否对信号有分流影响，以及运放是否在整个信号范围内放大特性平坦，如此等等，造成这种廉价电路的实际效果不如人意。 而最大的不如人意之处还是在零点抵消电路上，随着信号电流的变化，运放的反相端的电压总是会与零点调整电压发生矛盾，就是这个零点电压也在随着运放输出的变化而变化，只不过由于有了信号有用电压的存在，而在结果中不容易区分而已。这种现象最容易造成非线性加大。虽然可以在单片机里采用软件校正
半桥式DC-DC变换器设计
半桥式DC-DC变换器设计 【摘要】近年来，随着电力电子器件、控制理论的发展和人们对电源性能要求的提高，电力电子技术引起了学者们的广泛关注。目前一些发达国家正逐渐把电力变换技术广泛应用于民用工业领域，我国在这一领域的研究起步较晚，但随着国民经济的发展，适合于不同要求的各种变换器越来越引起科研人员的关注。 本文通过对Buck变换器的电路结构和工作原理进行分析，设计出一种半桥式DC-DC变换器，并采用闭环控制方法，将恒定的400V直流输入变为稳定5V的直流输出，保证了系统的供电性能。最后利用Matlab工具对所设计的电路进行仿真,仿真结果验证了所设计系统的有效性。半桥式DC-DC变换器由于电路结构简单，功率器件少且功率管上受到的电压应力小，在中小功率场合得到了较为广泛的应用。本文为进一步研究和开发相关产品提供借鉴。 【关键词】Buck 半桥DC-DC MATLAB 【ABSTRACT】In recent years, with the development of power electronic devices，control theory and the increasing demand of high-quality power supply, power electronics technology has aroused widely attention from scholars. Power electronics technology is used gradually in civilian industrial areas in some developed countries. With the national economic development, the various converters for different requirements are developed and the related technology is studied by scientist and scholar.
功率变换电路
功率变换电路 前端变换器 在过去十多年中，成本低、结构简单、实现容易的高输入功率因数、高效率、低EMI的前端变换器得到了广泛的研究。系统掉电保持时间（Hold-up time）是前端变换器设计的一个重要指标。因此要求前端变换器中的DC/DC 变换器的输入电压范围较宽，但这将影响额定输入电压时的性能。针对这个问题，提出了单级式变换拓扑、延伸绕组、不对称绕组以及辅助升压装置等方法。由于电压较高，MOSFET 的导通损耗大，体二极管反向恢复特性差，即使采用同步整流（Synchronous rectification, SR）技术对效率的提高也非常有限。为了提高前端变换器的变换效率，新器件和材料被广泛使用，如采用Cool MOS 减小导通损耗，采用Si C 二极管减小反向恢复损耗等；谐振技术也被广泛采用，通过实现零电压开关（Zero voltage switching, ZVS）、零电流开关（Zero current switching, ZCS）减小开关损耗。另外，单周期控制、滑模控制、非线性载波控制等控制策略可以简化控制设计，提高了前端变换器的性能。有源箝位正激变换器如图(a)所示，其优点是电路结构简洁、控制简单，但开关损耗较大，尽管可以利用激磁电感或漏感与箝位电容谐振实现主开关 管的ZVS，但会导致导通损耗增大，因此效率提高不明显。
在动态要求较高的时候，辅助管的电压应力将较大，容易造成变换器失效。考虑到器件的应力，它不适合在宽输入范围使用。不对称半桥变换器如图(b)所示，其优点是原边开关管可以实现ZVS，开关管电压应力为输入电压，不足之处在于变压器存在直流偏磁，并且输入与输出电压关系为非单调性，因此它适用于输入电压范围不宽的场合。。半桥变换器如图(c)所示，其开关管的电压应力为输入电压，变压器对称工作，但其变压器原边电压为输入电压的一半，原边电流大。该变换器适用于中小功率场合。推挽变换器如图(d)所示，其优点是两个开关管共地，驱动电路简单。但是开关管的电压应力为输入电压的两倍，而且变压器漏感会在开关管上产生电压尖峰，更加增加了开关管的电压应力。而开关器件的电压定额越高，其导通电阻就越大，导通损耗就越大。因此推挽变换器难以实现高效率。桥变换器如图(e)所示，与上述变换器相比，其开关管数目较多，但开关管电压应力低，且容易实现ZVS，因此适用于中大功率场合。随着系统的性能指标不断提高，在许多应用场合，单一采用上述变换器很难满足系统的要求，因此提出了两级式架构。尽管多了一级功率变换，两级式架构仍可以通过合理组合，获得比单级式变换器更高的效率和更好的性能模块电源中的高新技术
30kW电流模式PWM控制的DCDC功率变换器
华 伟 1965年生,1990 年获北京工业大学功率半 导体器件专业工学硕士学位,副教授,从事新型电力电子器件应用及开关功率变换器的教学和科研工作。 设计与研究 30k W 电流模式PWM 控制的 DC DC 功率变换器 北方交通大学(北京100044) 华 伟 摘 要:新型30k W 电流模式P WM 控制的功率变换器采用N PT -IGBT 器件,无需串联隔直防偏磁电容,使用有源斜坡补偿技术,效率达到90%,具有极好的动态响应、过流保护及模块均流并联性能,是一种具有极大功率扩容(可达到100k W )潜力并易于工程化实现的IGBT 功率变换器。 关键词:电流模式 IGBT 全桥拓扑 开关模式整流器 变换器 收修改稿日期:1999203215 30k W curren t m ode P WM con trolled DC DC power converter N o rthern J iao tong U n iversity (B eijing 100044) Hua W e i Abstract :P resen ted in the paper is a novel 30k W cu rren t mode P WM con tro lled pow er converter .T he converter ,of w h ich the efficiency reaches 90%,app lies N PT -IGBT device and an active slope compen sati on techno logy w ith no need to series connect a DC b lock ing and b ias 2p roof capacito r .It featu res excellen t dynam ic respon se ,over 2cu rren t p ro tecti on ,parallel modu le cu rren t equalizati on ,very h igh pow er expan si on po ten tial (as h igh as 100k W )as w ell as easy engineering realizati on . Key words :cu rren t mode ,IGBT ,fu ll 2b ridge topo logy ,S M R ,converter . 近年来,随着新型电力电子器件的飞速发展, 10k W 以上的直流功率变换器已从SCR 的低频相控整流器方式发展为IGB T 的高频DC DC 开关功率变换器方式。国外的DW A 、GEC -AL STON 、AD tranz 、ABB [1] 等公司也于近年研制出各自的IGB T DC DC 充电机,主要用于高速电气化列车及地铁列车。IGB T DC DC 充电机的重量、 体积大幅度减小,性能明显改善,但要实现15k W ～200k W 的DC DC 高频开关功率变换,存在许多技术问题需要解决。下面根据30k W IGB T DC DC 充电机的研制情况,对有关技术问题进行分析研究。 1 主电路及控制方案 (1)主电路原理图 不同的DC DC 功率变换器拓扑及PWM 控制方法可以构成许多不同的主电路及控制方案[2]。根据技 术的成熟程度、工程化实现难度、装置的性能要求、系列化功率扩容考虑、长期可靠性要求等,在设计30k W IGB T DC DC 充电机时,选择了电流模式PWM 控制 的全桥拓扑(无隔直电容)功率变换器方案。功率变换器的工作频率约为20kH z 。主电路原理如图1所示。 其中C 2为母线单电容型snubber 电路,CT 为检测一次侧电流用的电流互感器。此一次侧电流信号用作电流模式PWM 反馈控制 。 图1 IGBT DC DC 充电机用功率变换器主电路原理图 (2)控制系统原理方框图 控制系统原理如图2所示。这是一个由110V 输出电压控制的电压外环及电流互感器CT 所检测的一次侧电流内环构成的双闭环反馈系统。斜坡补偿电路是电流模式PWM 控制的大占空比双端开关电源电路是为防止次谐波振荡所必需的。反馈补偿网络用以控制电压反馈闭环的稳定性。A 、B 两路驱动信号分别提供给图1中的两路对角线IGB T V 1、V 3和V 2、V 4。 1999年第5期机 车 电 传 动№5,1999 1999年9月10日EL ECTR I C DR I V E FOR LOCOM O T I V E Sep .10,1999
运算放大器信号运算与变换电路.
第2章模拟电路制作实训 2.1 运算放大器基本运算电路 2.1.1 实训目的与器材 实训目的：制作一个基于MCP6021运算放大器的基本运算电路实验模板[16]。 实训器材：常用电子装配工具，万用表，示波器。基本运算电路实验模板元器件清单如表2.1.1所列。 表2.1.1 基本运算电路实验模板元器件清单 2.1.2 MCP6021运算放大器的基本特性 MCP6021（MCP6022、MCP6023和MCP6024）是高性能的轨对轨输入/输出运算放大器，带宽为10 MHz，噪声为8.7（10 kHz），低失调电压为±500~ ±250μV，总谐波失真为0.00053%，电源电压范围为2.5V ～5.5V ，采用PDIP 、SOIC 和TSSOP 封装，引脚端封装形式如图2.1.1所示。
图2.1.1 MCP6021引脚端封装形式 2.1.3 基本运算电路实验模板电路结构 基本运算电路实验模板电路如图2.1.2所示。基本运算电路实验模板可以构成的一些运算放大器电路如图2.1.3所示。 图2.1.2 基本运算电路实验模板电路
（a ）反相放大器电路 （b ）同相放大器电路 （c ）电压跟随器电路 （d ）反相比较器电路
（e ）同相比较器电路 （f ）反相微分电路 （g ）同相微分电路 图2.1.3 基本运算电路实验电路结构
2.1.4 基本运算电路实验模板的制作步骤 1．印制电路板制作 按印制电路板设计要求，设计基本运算电路实验模板电路的印制电路板图，一个参考的基本运算电路实验模板电路PCB 图如图2.1.4所示。印制电路板制作过程请参考“全国大学生电子设计竞赛技能训练”一书。 2．元件焊接 按图2.1.4（a ）所示，将元器件逐个焊接在印制电路板上，元件引脚要尽量的短。元件焊接方法与要求请参考“全国大学生电子设计竞赛技能训练”一书有关章节。注意：元器件布局图中所有元器件均未采用下标形式。 （a ）元器件布局图
功率变换器
Dc/dc功率变换器 1.引言 随着生产技术的发展，电力电子技术的应用已深入到工业生产和社会生活的各方面，功率变换技术作为电力电子技术研究的基础之一，有着广泛的应用前景。本文将就DC/DC 功率变换器的发展与应用展开分析，并探讨其发展的趋势。 2.功率变换器的实际应用 由于功率变换器具有提高系统的效率，增大装置的功率密度的功能。在现代社会中，其（DC/DC变换器）广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业，有着广泛的应用前景。 近年（DC/DC）功率变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以 251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，这也显示出了其在远程和数字通讯领域的广阔应用前景。 具体使用，例如：①直流开关电源，其功率变换的核心
就是DC/DC功率变换器；②DC/DC功率变换器也是现代燃料电池车动力系统中一个重要部分，主要功能是把不可调的直流电源变为可调的直流电源。 3.原理分析 DC/DC功率变换器按输入与输出间是否有电气隔离可以分为无电气隔离和有电器隔离的直流变化器两类。按工作电路区分有降压式（BUCK），升压式（BOOST），升降压式（BUCK/BOOST），库克（CUK），瑞泰（ZETA），塞皮克（SEPIC）等六种。DC/DC功率变换器基本电路原理图如图1所示。 图1中，功率开关管S1~S4及内部集成的二极管组成全桥开关变换器，S1及S3组成超前桥臂，S2及S4组成滞后桥臂，S1~S4在寄生电容、外接电容C1~C4和变压器漏感的作用F 谐振，实现零电压开关。其中C7为隔直电容，可有效地防止高频变压器的直流偏磁。低压直流侧滤波电容为C5、C6、
半桥逆变器由两个单端正激式变换电路组合原理
半桥逆变器由两个单端正激式变换电路组合原理整流电路是将输入工频交流电源变换成逆变器工作所需的直 流电源，而逆变器是将整流后的直流电压变换成高频交流电压 （或电流），完成DC／AC的转换功能，满足中频电炉性能及工艺技术要求。 一般民用中频电炉的输出功率不大，DC/AC变换器电路通常采 用单管或半桥结构。工业中频电炉电源要求具有大的输出功率，特别是用于金属热处理、熔炼等中频电炉电源，输出功率在几百千瓦至上千千瓦，变换器的电路几乎都采用全桥电路结构。半桥逆变器电路 半桥逆变器实际上也是由两个单端正激式变换电路组合而成，其中，．个桥臂由两个特性相同、容量相等的电容器承担，每个电容器承受1／2的直流母线电压，另一桥臂由两个受脉宽调制(PWM)信号控制驱动的半导体功率开关管承担，故称半桥变换器，即Half-Bridge Converterso控制功率器件开关的驱动信号互补，相差180度，两个PWM驱动信号之间留有死压时间，防止信号扰动时导致两个功率开关器件同时导通，造成器件损坏及逆变失败。 标准的半桥逆变电路结构图。R1、R2为桥臂电容器Cl、C2的均压和电荷泄放电阻，并确保R1=R2，Cl=C2，制造过程中应对上述四 个元件进行检测，挑选配对使用。功率开关器件通常在高频加热电源中使用场效应晶体管MOSFET及绝缘栅双极性晶体管IGBT，其工 作状态受PWM驱动脉冲控制，并接于VT1、VT2上的二极管VD1、VD2用于电感电流续流、能量再生通路。通常这两个二极管封装在功率器
件内部，外部不必另接二极管 在半桥逆变器的两桥臂中点A、B接负载。对电磁中频电炉电源而言，可直接串联谐振电路的加热绕组L，及谐振补偿电容Cr，或者通过匹配变压器输出，匹配变压器的一次侧NP接在两桥臂的中点A、B，二次与加热绕组L，和谐振电容Cr连接。图3-15是半桥变换器电路的波形图，说明两个功率开关器件VT1、VT2 和PWM驱动信号Ugl、Ug2的相位关系，桥臂中点电压Ugl与Ug2、的对应关系。
三相功率变换器
逆变器并网电流环控制 1连接电抗器设计 图1并网逆变器主电路图 并网逆变器主电路图如图1所示。滤波电感参数的计算过程如下： 假设在t k 时刻起始的一个开关周期内数值近似保持不变为U k ，电感电流平均值为I Lk ，电流纹波增加量为+L I ?和减小量-L I ?相等，均为L I ?，桥式逆变电路输出电压波形为u i ，占空比为D ，直流电压为V DC ，开关周期为T s ，则t k 即刻起始的一个开关周期内逆变器电压和电感电流波形如图2所示。 图 2逆变器电压和电感电流波形 由图可知，当k k s t t t DT <<+时，+-= dc k L s M V U I DT L ???；当+k s k s t DT t t T <<+时，-=(1)k L s U I D T L ??-。 化简得： dc k s s M U U DT T L L ??=? 2(1)()dc dc L s s M V M V I D D T D D T L L ???=-=- 当占空比D=0.5时且V dc 最大时，L I ?达到最大 则 V
max max 4dc s L M V T I L ???= max max 4dc s L M V T L I ??≥ 在本设计中取直流侧输入电压最大值_max 900V dc V =；10KHz s f =；7.58A o I = ； max =15% 1.61L o I A ?=；=6.89mH L ；=7mH L 。 2电流环设计与仿真 同步旋转坐标系下，逆变器的交流侧电压表达式为 d d gd q q q gq d di v L u i dt di v L u i dt ωω? =-++??? ?=-+-?? 考虑到需要对逆变器的有功无功进行解耦控制，因此在本设计中采用基于d 轴电网电压定向的控制策略，则逆变器交流侧电压表达式可变为 d d gd q q q d di v L u i dt di v L i dt ωω? =-++??? ?=--?? 带解耦的电流闭环控制框图如图3所示。可通过电流状态反馈来实现两轴电 流间的解耦控制。 图3电流闭环控制框图 电流环的参数计算 考虑主电路部分d 轴电流解耦后的传递函数和q 轴电流的控制框图如图4所示。
功率变换器作业1
《功率变换器》设计报告 设计题目： LED驱动电源设计报告 姓名：赵乃宽 学号： 20111102171 学院：电气工程学院 成绩：
LED灯开关电源设计 一、设计规格 设计LED开关电源，指标如下： 输入电压：V in=AC220V±20%； 输出电流恒定：I o =3.5A； 最大输出电压：V omax=70V(DC)； 开关频率：100KHz； 输出电流纹波最大值：Δ I ≤0.1A； o 二、设计要求 1) 选择主电路的类型和相应的功率器件，并对主电路器件取值进行设计。要求设计的功率器件必须是实际存在的，设计效率达到95%以上。 2) 建立系统的平均模型，分析变换器动态性能并设计控制器和补偿器，设计系统应具有高截止频率（不大于10%的开关频率），反馈回路带宽内环路增益大，且相角裕量不小于52o。 a)画出未补偿的环路增益的幅值和相角的波特图，以及设计的补偿传递函数G c(s)的波特 图，并标出图中重要的特征。 b)画出补- 2 -偿后的环路增益T(s)的幅值和相角的波特图，以及T/(1+T)和T/(1+T)的幅频 特性图。 c)在100Hz处的环路增益有多大？可以进一步增大100Hz处的环路增益吗？是什么限制 进一步增加截止频率？ 3 ) 给出输出电流在没有补偿器和有补偿器两种情况下的仿真： a)负载电压从35V跳变到70V及从70V跳变到35V。 b)输入电压V in从180V跳变到260V及从260V跳变到180V。 4) 如果输出电流的仿真结果有以下情况出现，调整设计以改善变换器的动态性能： a)输出电流超调太大（大于0.35A）； b)瞬时输出电压超过最大输出值V omax； c)瞬时响应时间太长（超过1ms）; d)输出电流纹波大于0.1A； e)输出电流稳态误差大于3%。
半桥功率计算
功率变换部分设计 功率变换部分采用半桥电路。 一．主变压器的设计 主变压器的输入电压为PFC 输出电压，模块的额定输出电压为220V ，变化范围为90%-130%，主变压器采用PHILIPS 公司的E65/32/28型磁材两对（四只）。 输入电压 V in =380V ～420V 输出电压 V out =198V ～286V 工作频率 f=F/2=40k 对于E65磁材： 截面积 2 361008.11027202m S --?=???= B 值为 B sat =450mT 工作中取 B max =200mT 最大占空比 D=0.85 变压器原边匝数 3.910 401008.1102002285.038022333max max (min)min 11=????????=?????=???= --f S B D V S B t V n in on 原边绕组取9匝 在最高输出电压时，占空比最大，此时变压器副边电压为 33685 .0286max 2===D V V O 所以，变压器副边绕组为 9.1591903361122=?== n V V n 副边绕组取16匝 变压器变比取 16 921==n n n 为了保证设计的变压器符合要求，需要对设计好的变压器参数进行校核； 在最高输入，最低输出的情况下： 53.0210 198169max min 21max =?=?=i o V V n n D
在最低输入，最高输出的情况下， 85.0190 286169min max 21max =?=?=i o V V n n D 正常工作时， mT S n t V B B o i 20510801009.1985.01902331max min max =?????=??=?= - 励磁电流 A L t V I on i l 5.110 809108400285.01903291(max) min =??????=?=- 从计算的结果来看，变压器的设计是合理的。实验的结果也证明了这一点。 二．输出滤波电感的计算 为保证模块的正常工作，在模块最小输出电流的情况下，滤波电感中电流的波形应保证连续，这就决定了滤波电感有一个最小值。在模块的设计中，为保证模块在空载情况下工作，模块内部有一死负载，在输出电流达到一定值时，死负载可以切掉，模块内部的死负载由两个50W-2K 电阻组成。 在正常工作时，模块的最小输出电流 A R V I 23.010 123030min 0=?==-死 为保证输出滤波电感中的电流保持连续，输出滤波电感的最小值为 mH t I V n n V t I V V L on O o on O o 2.110 8085.023.02286916190223max min max 12min 1max min max min 2min =???-?=-?=-= 输出滤波电感取1.2mH ，采用Φ1.08漆包线两根绕制，绕组的平均电流密度为： 222/5.554 .014.32102mm A d I I O =??==π均 磁材采用北京浩阳公司生产的高磁通粉芯 H60 Φ56×32×20，磁环具有最高的饱和磁通密度，其饱和磁通密度高达15000（GS ），而且铁损较低，允许工作温度可以高达200℃ H60磁环的主要参数如下： 截面积 2240220)3256(2)(mm H d D S =?-=?-= 磁路长度 mm d D l 1382)3256(14.32) (=+?=+=π
单相AC-DC变换电路设计
题目：单相AC-DC变换电路（A题） 摘要 本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统在AC-DC变换电路中采用基于SG3525的推挽式升压对交流信号经过整流滤波后的直流信号进行升压变换；由AD芯片TLC549和单片机STC89C51组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器1602作为系统的状态和运行数据显示屏。该系统由AC-DC变换电路，功率因数提高电路，测量与显示等几个模块构成。通过实际测试，该系统在指定条件下能够使输出直流电压稳定在36V，输出电流额定值为2A；负载调整率，电压调整率，功率因数的测量与误差控制，输出过流保护功能等基本要求均得以实现；功率因数的校正达到了发挥部分的要求。另外，系统还增加了实时输出电压电流数据显示等实用功能。 一 1． 在 DC-DC 与 调试容易、2 0.7-0.8， 综合考虑，我们选择方案一。 二理论分析与计算 在理论分析中，综合考虑题目的基本要求和发挥部分，本设计着重考虑效率的提高，功率因素数的调整以及稳压控制。 1．提高效率的方法 使用高效率的MOSFET管IRF540代替传统的双极型晶体管，因为它的开关速度高、导通和关断时间短，开关损耗小，并且是电压控制型元件，驱动功率小，可以用专用集成电路直接驱动，不存在二次击穿。使用高速整流双肖特二极管STPS20150，它导通电压小，损耗小。 2．功率因数调整的方法 提高功率因数有两个途径：使输入电压，电流同相；使输入电流正弦化。本设计利用第二种方
法。使用临界模式的功率因数校正芯片ICLL6562，自制耦合变压器，75639开关管，双肖特二极管STPS20150组成一个功率因素校正电路，并供给L6562一个13.5VDC电压。 13.5VDC电源单独设计了一个电路。先由24VAC电压经变压器变换，再用四只1N4007组成的整流桥进行整流，然后用LM317对其稳压得到。 3．稳压控制方法 在输出回路上设计一个电压反馈电路，将反馈电压 （）送给运放LM358的2管脚，再将LM358的输出端接到SG3525的2端，从而控制开关管IRFP260开关管的通断来保证电压稳定。 三 1 为了得到 用 72W， P=U2/R,路的时间常数，所以，滤波电容并联。2 3 的6端输出高电平，从而使SG3525端为高电平，芯片停止工作。同时，三极管s8050导通，led灯亮，蜂鸣器报警。电路图如图4所示。 图4 INA201保护电路 取样电阻为0.024Ω，过流时。INA201的2端的输出电压,因此电 位器的阻值调到. 四测试方案与测试结果 1．测试仪器 调压器，控制变压器，8793F数字参数测量仪，万用表，DS1062E-EDU数字示波器。
功率变换技术课程综述
Hefei University 功率变换技术课程综述 授课教师：李秀娟 系别：电子信息与电气工程系 班级：自动化（1）班 姓名：刘湘玉 学号：1405031030 日期：2017年5月10日
摘要: 功率变换技术（Power Electronics Technology）是研究电能变换原理及功率变换装置的综合性学科，是在电子、电力与控制技术基础上发展起来的一门新兴交叉学科。包括电压、电流、频率和波形变换等知识，涉及电子学、自动控制原理和计算机技术等学科。 本课程综述主要介绍了功率变换技术的概况和该课程所学的几个重要知识点，并简要介绍了功率变换技术的发展趋势以及功率变换技术在实际生活中的应用等。功率变换技术的发展是很迅速的，功率变换技术已迅速发展成为一门独立的技术、学科领域。它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门。最后，对课程做了总结并写了学习该门课程的一些心得想法。 关键字: 整流、逆变、变频、PWM、应用
Abstract: Power conversion technology (Power Electronics Technology) is a comprehensive discipline of power conversion principle and power converter, in electronics, a new interdisciplinary foundation for the development of electric power and control technology. It includes voltage, current, frequency and waveform transform knowledge, including electronics, automatic control principle and computer technology etc. the subject. This course mainly introduces the overview of several important points of the power conversion technology and the curriculum, and briefly introduces the development trend of power converter technology and power conversion technology applied in real life. The development of power conversion technology is very rapid, power conversion technology has become an independent the technology fields. Its applications involving almost all industrial sectors of the national economy. Finally, the course is summarized and wrote some experience learning ideas of the course. Key words: rectifier, inverter, frequency conversion, PWM, application