利用MOSFET降压斩波电路设计
降压斩波电路的设计
降压斩波电路的设计设计流程如下：1.确定需求输出电压：首先，需要确定所需输出电压的精度和范围。
输出电压的稳定性和精度是设计的关键，因此在实际应用中需要根据实际需求进行综合考虑。
2.选择适当的电源：根据需求输出电压的范围和精度，选择合适的电源电压。
通常，选择较高的电源电压可以提高电路效率和输出电压精度。
3.选择斩波器：斩波器是降压斩波电路的核心部件，它会将高电压转换为所需输出电压。
根据需求输出电压范围和电流要求选择合适的斩波器。
4.设计电压反馈回路：为了确保输出电压的稳定性和精度，需要设计电压反馈回路。
该回路会监控输出电压，并根据需要调整斩波器的工作状态以达到所需输出电压。
5.进一步优化设计：可以通过添加滤波电容、降噪元件等来进一步改进电路性能。
设计注意事项如下：1.稳定性和精度：降压斩波电路的设计需要注意输出电压的稳定性和精度。
可以通过合理选择斩波器、添加反馈回路等来提高电路的稳定性和精度。
2.效率：设计时需要考虑电路的效率，合理选择斩波器和电容等元件，以提高电路的效率，并减少能量损耗。
3.过载保护：电路设计中需要考虑过载保护功能，当输出电流过大时能够及时切断斩波器的工作，以保护电路和设备的安全。
4.热管理：降压斩波电路在工作过程中会产生一定的热量，需要采取措施进行热管理，防止元件过热导致电路故障。
5.耐压能力：降压斩波电路需要具备较好的耐压能力，以适应电源波动较大的情况，防止电路失效。
6.灵活性：设计时需考虑电路的灵活性，以适应不同输出电压范围和精度的需求。
总结：降压斩波电路的设计是一个复杂的过程，需要综合考虑输出电压精度、稳定性、效率等因素，同时还需要考虑过载保护、热管理等问题。
只有合理选择元件并进行适当的调试和优化，才能设计出稳定可靠、性能优良的降压斩波电路。
利用MOSFET降压斩波电路设计
1. 设计要求与方案1.1 设计要求利用MOSFET设计一个降压斩波电路。
输入直流电压Ud=100V，输出功率P=300W ，开关频率为5KHz，占空比10%到90%，输出电压脉率小于10%。
1.2 设计方案电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。
其结构框图如图1所示。
在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。
通过控制MOSFET 的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。
控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。
2 降压斩波电路设计方案2.1 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2 降压斩波电路原理图2.2 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。
图3 降压斩波电路的工作波形至一个周期T结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。
电气工程课程设计MOSFET升压斩波电路设计说明
目录一、绪论 (1)1.1直流斩波电路简介 (1)1.2 MOSFET简介 (1)1.3 SG3525简介 (1)1.4仿真软件介绍 (1)二、MOSFET升压斩波电路设计要求及方案 (2)2.1设计要求 (2)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (3)2.3设计方案各电路简介 (3)三、MOSFET升压斩波主电路设计 (4)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (4)3.2 MOSFET升压斩波电路 (5)四、控制电路与保护电路设计 (7)4.1 MOSFET驱动电路 (7)4.2保护电路 (8)五、总体电路原理图及其说明 (9)5.1总体电路原理图 (9)5.2 MATLAB仿真电路图 (10)5.3仿真波形图 (10)5.4波形分析 (11)六、结论 (11)参考文献 (11)一、绪论1.1直流斩波电路简介直流斩波电路（DC Chopper），也称直接变流电路，它的的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流。
直流斩波的电路的种类较多，包括六种基本电路：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Zata斩波电路。
直流斩波电路在直流传动系统、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。
1.2 MOSFET简介MOSFET是金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为N沟道型与P沟道型的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。
1.3 SG3525简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司Silicon General）推出SG3525。
直流变换器的设计(降压)
直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1)二、题目分析： (1)三、总体方案： (2)四、原理图设计： (2)五、各部分定性说明以及定量计算： (5)六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6)七、设计心得体会： (6)直流变换器的设计（降压）BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。
BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。
一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V输出电压Vo=12V输出电流Io=3A最大输出纹波电压50mV工作频率f=100kHz二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。
课程设计步骤分析（顺序）：1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET；2.选择主电路所有图列元件，并给出清单；3.设计MOSFET驱动电路及控制电路；4.绘制装置总体电路原理图，绘制： MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形；5.编制设计说明书、设计小结。
电力电子技术课程设计-电流可逆斩波电路(MOSFET)-正文
电流可逆斩波电路（MOSFET ）1 设计要求与方案设计一电流可逆斩波电路（MOSFET ），已知电源电压为400V ，反电动势负载，其中R 的值为5Ω、L 的值为1 mH 、E=350V ，斩波电路输出电压250V 。
电流可逆斩波主电路原理图如图1.1所示。
a)b)M 图1 .1 电流可逆斩波电路的原理图及其工作波形a ）电路图b ）波形 2 原理和参数2.1 设计原理如图1.1：V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限。
必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路。
只作降压斩波器运行时，V2和VD2总处于断态；只作升压斩波器运行时，则V1和VD1总处于断态；第3种工作方式：一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。
当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。
在一个周期内，电枢电流沿正、负两个方向流通，电流不断，所以响应很快。
2.2 参数计算V1 gate 信号的参数：输出Uo大小由降压斩波电路决定，根据tU=onO iUT，已知Ui=400V，Uo=250V，不妨取T=0.001s，则ton=0.000625s，占空比为62.5%。
V2 gate 信号的参数：由于电感只有1mH, 释放磁场能的时间不易计算，可在后面仿真时再确定。
T=0.001s，占空比粗略地取为30%，V2 gate 信号触发延时间：（62.5%+（1-30%））*0.001=0.000725s。
3 驱动电路分析与设计图3.1 驱动电路原理图功率MOSFET驱动电路的要求是：（1）开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡；（2）开关管导通期驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定可靠导通；（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断；（4）关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;（5）另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,根据情况施加隔离。
降压斩波电路1
一、 降压斩波电路1、主电路降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图1-1所示。
图中V 为全控型器件，选用MOS 管。
D 为续流二极管。
由图2-17中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 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：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，简称占空比或导通比(α=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 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。
图中R 由直流电机电枢代替，励磁线圈固定接DC24V ，可实现电机调速。
电机参数如下：电机型号：36SZ01 额定功率：5W 额定电压：DC24V 电枢电流：0.55A 励磁电流：0.32A_+iU +OU图1-1 降压斩波电路的原理图图1-1降压斩波电路图中各器件选型为：MOS 管型号：IRF510A （100V/5.6A ） 续流二极管D ：DR200（50V/2A ） L ：取39mH C ：36uF2、隔离驱动图1-2是一种采用光耦合隔离的由V 2、V 3组成的驱动电路。
当控制脉冲使光耦关断时，光耦输出低电平，使V 2截至，V 3导通，MOSFET 在DZ1反偏作ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=用下关断。
当控制脉冲使光耦导通时，光耦输出高电平，使V 2导通，V 3截至，经V CC 、V 2、R G 产生的正向驱动电压使MOS 管开通。
光耦选择高速光耦6N137。
电源+V CC 可由DC/DC 芯片提供。
图1-2 驱动电路图V2：9013 V 3：90123、模拟控制降压斩波电路的模拟控制采用PWM 控制芯片SG3525组成的PWM 发生电路输出PWM 控制信号，控制MOS 管的导通和关断。
mosfet降压斩波电路 (纯电阻负载)介绍
mosfet降压斩波电路 (纯电阻负载)介绍MOSFET降压斩波电路是一种常用的直流电源控制电路，在纯电阻负载方面被广泛应用。
下面将从以下几个方面进行介绍。
一、电路原理MOSFET降压斩波电路是通过MOSFET管的导通和截止来实现直流电压的控制。
当MOSFET管导通时，电流通过MOSFET管和负载形成一个电压降，从而将原直流电压降低；当MOSFET管截止时，负载中的电流就会被磁场感应电压带回直流电源中，这就实现了负载电流的轻松控制。
二、电路特点MOSFET降压斩波电路具有很多优点，如可靠性高、速度快等，但其中最重要的是其高效率和稳定性。
其高效率使其可以大幅降低功耗，提高设备的运行效率。
而稳定性则可以保证电路在各种应用场合下都能稳定地工作。
三、电路实现MOSFET降压斩波电路的实现可以分为以下几个环节：1.设计合适的MOSFET管：选用合适的MOSFET管可以实现电路的高效率和稳定性。
2.设计适当的电压控制电路：电压控制电路的设计要适应负载电流的变化，从而实现电路的高效率控制。
3.设计合适的滤波电路：滤波电路可以减少输出电压的纹波，从而保证输出电压的稳定性。
4.安装合适的保护电路：保护电路可以避免电路在过载、短路等情况下受到损坏。
四、实际应用MOSFET降压斩波电路在工业和家庭应用中都有广泛的应用。
例如，在电子设备中，MOSFET降压斩波电路可以控制设备的输出电压，这可以在电路工作时减少电能的浪费，提高电能的利用效率。
另外，MOSFET 降压斩波电路还可以应用于太阳能、风能等新型能源的发电电路中，提高发电的效率和稳定性。
总之，MOSFET降压斩波电路是一种有效的直流电源控制电路，在纯电阻负载方面被广泛应用。
其高效率和稳定性使其成为电子设备和新型能源应用等领域中不可替代的关键技术。
降压直流斩波电路设计
降压直流斩波电路设计一、背景介绍高血压是目前全球性的公共卫生问题，长期高血压会增加心脑血管疾病的风险，因此对高血压患者进行有效的降压治疗非常重要。
目前常见的降压药物有利尿剂、β受体阻滞剂、钙通道阻滞剂等，但这些药物也会带来一定的副作用。
因此，设计一种可靠、安全、无副作用的降压方法对于人类健康具有重要意义。
二、直流斩波电路原理直流斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路。
其基本原理是通过切换开关将直流电源分时段地斩断，使得输出信号呈现出交变特性。
在实际应用中，直流斩波电路可以通过调节开关频率和占空比来控制输出信号的幅值和频率。
三、降压直流斩波电路设计1. 电源部分：由于直流斩波电路需要稳定的直流供电，因此需要设计一个稳定可靠的电源模块。
常见的供电方式包括单相整流桥式电路、双向开关稳压电源等。
在设计时需要考虑到电源的输出电压和电流，以及对于直流斩波电路的影响。
2. 斩波部分：直流斩波电路的核心是斩波部分，其主要由开关管、滤波器和负载组成。
在设计时需要考虑到开关管的导通损耗和关断损耗，以及滤波器的参数选择和负载的匹配问题。
常见的开关管包括MOSFET、IGBT等。
3. 控制部分：为了实现对输出信号幅值和频率的精确控制，需要设计一个可靠的控制模块。
常见的控制方式包括PWM控制和SPWM控制等。
在设计时需要考虑到控制信号的精度和稳定性。
四、降压直流斩波电路应用降压直流斩波电路可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在医疗领域中，可以通过调节输出信号幅值和频率来实现对高血压患者血压的精确调节；在工业自动化领域中，可以用于驱动各种类型的负载；在能源领域中，可以用于太阳能、风能等新能源的转换和控制。
五、总结降压直流斩波电路具有可靠、安全、无副作用等优点，可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在设计时需要考虑到电源部分、斩波部分和控制部分的参数选择和匹配问题，以实现对输出信号的精确控制。
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4.1.1
功率MOSFET的内部结构和电气符号如图1所示；其导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管。导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别，小功率MOS管是横向导电器件，功率MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET,（Vertical MOSFET），大大提高了MOSFET器件的耐压和耐电流能力。
图5IR2113驱动半桥电路
设计驱动电路如图6所示.
图6驱动电路图
4
MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
而电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小；第二个显著特点是开关速度快、工作频率高。但是电力MOSFET电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10Kw的电力电子装置。
在功率变换装置中,根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2113驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
2
2.1
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2降压斩波电路原理图
2.2
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。
当HIN为高电平时如下图4-2，VM1开通，VM2关断，VC1加到S1的栅极和源极之间，C1通过VM1，Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。由于LIN与HIN是一对互补输入信号，所以此时LIN为低电平，VM3关断，VM4导通，这时聚集在S2栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg2迅速对地放电，由于死区时间影响使S2在S1开通之前迅速关断。
图3降压斩波电路的工作波形
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
负载电流平均值为
式中，ton为MOSFET处于通态的时间；toff为MOSFET处于断态的时间；T为开关周期； 为导通占空比。
由式（1.1）可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为U，减小占空比 ，Uo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，称为脉冲宽调制工作方式；
根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、驱动电路。其结构框图如图1所示。
图1 电路结构图
在图1结构框图中，控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间，可以使其开通或关断的信号。通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。控制电路中保护电路是用来保护电路，防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。
1.
1.1
利用MOSFET设计一个降压斩波电路。输入直流电压Ud=100V，输出功率P=300W，开关频率为5KHz，占空比10%到90%，输出电压脉率小于10%。
1.2
电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
3)开关导通时间和开关周期T都可调，称为混合型。
3.1
该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4)足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。
根据设计要求、驱动要求及电力MOSFET管开关特性,选择驱动芯片IR2113来实现驱动。
芯片IR2113管脚及内部电路图如下图4所示。
图4IR2113管脚及内部电路图
3.2
IR2113内部功能由三部分组成：逻辑输入、电平平移及输出保护。
IR2113驱动半桥的电路如图所示，其中C1，VD1分别为自举电容和自举二极管，C2为VCC的滤波电容。假定在S关断期间C1已经充到足够的电压（VC1 VCC）。
功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET）,简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。