IGBT升降压斩波电路设计
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。
IGBT升压斩波电路 纯电阻负载
IGBT升压斩波电路纯电阻负载IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）升压斩波电路是一种常见的电路拓扑结构，用于提供稳定的直流电源和有效地降低电压波动。
本文将介绍IGBT升压斩波电路在纯电阻负载情况下的原理和应用。
1. 什么是IGBT升压斩波电路IGBT升压斩波电路是一种电源电路，通过使用IGBT和相关的电路元件，将输入电源的电压升高并在输出端提供稳定的电压。
该电路结构常用于工业设备、电子设备和高功率应用中，以提供稳定的电源和防止电压波动对电器设备的影响。
2. IGBT升压斩波电路的工作原理IGBT升压斩波电路由三个主要部分组成：升压变压器、整流电路和滤波电路。
2.1 升压变压器升压变压器是IGBT升压斩波电路的关键组件之一。
其作用是将输入电压升高，并提供给下游的整流电路。
升压变压器通常由一个初级线圈和一个次级线圈组成。
当输入电压施加在初级线圈上时，次级线圈将输出更高的电压。
2.2 整流电路整流电路的作用是将升压变压器输出的交流电压转换为直流电压。
常用的整流电路包括整流二极管桥等。
整流二极管桥将交流电压转化为脉冲状的直流电压，并通过滤波电路进行平滑。
2.3 滤波电路滤波电路用于去除直流电压中的纹波。
在IGBT升压斩波电路中，常使用电容器和电感器构成的滤波器。
电容器将纹波电压平滑为稳定的直流电压，而电感器则有助于消除高频噪声。
3. IGBT升压斩波电路在纯电阻负载下的应用IGBT升压斩波电路在纯电阻负载下的应用广泛，尤其在一些对电源稳定性要求较高的场合。
下面介绍几个典型的应用案例：3.1 电力系统稳定性改善IGBT升压斩波电路在电力系统中被广泛应用，特别是在电力输配电领域。
通过使用该电路，可以提供稳定的直流电源，减少电压波动对电力系统的影响。
这对于保证电力系统的稳定性和负载的正常运行至关重要。
3.2 电子设备稳压电源在一些对电压稳定性要求高的电子设备中，IGBT升压斩波电路可用于提供稳定的电源电压。
实验二 IGBT管的驱动、保护电路的测试及直流斩波降压电路的研究
实验二 IGBT管的驱动、保护电路的测试及直流斩波降压电路的研究一、实验目的1．掌握IGBT驱动与保护电路的基本要求，熟悉驱动模块EXB841电路的驱动与保护环节的测试；2．掌握脉宽调制信号发生原理，能对脉宽调制电路的调试及负载电压波形进行分析；3．熟悉直流斩波降压电路的工作原理。
二、预习要求1．了解IGBT驱动的隔离和功率放大的要求；2．了解脉宽调制信号的发生原理；3．了解直流斩波电路的基本原理。
三、实验设备1．IGBT直流斩波电路实验装置单元2．示波器3．万用表四、实验原理及说明该实验由三个部分组成：直流斩波电路，IGBT的驱动和保护电路以及脉宽调制信号发生电路。
下面分别予以介绍。
1．直流斩波电路如图2-1所示，220V单相交流电经整流变压器TR，降为50V交流电，再经整流滤波后变为直流电，其幅值在45V～70V之间，视负载电流大小而定。
直流电路的负载为220V、15W白炽灯，用绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为开关管，来控制直流电路的通断，以调节负载上平均电压的大小。
图2-1 IGBT 直流斩波电路2．IGBT管的驱动和保护电路（1）IGBT管IGBT管是一个复合元件，它的前半部分类似绝缘栅场效应管（是电压控制型，具有输入阻抗高的优点），后半部分类似双极管晶体管（具有输出阻抗小、导通压降小、承受电流大的优点）。
它兼有场效应管和双极晶体管的优点，因而获得日益广泛的应用。
（2）IGBT的驱动电路IGBT具有显著的优点，已日益广泛应用于通用变频调速器，位置控制和不间断电源领域。
目前有多种IGBT驱动模块。
现以EXB841为例，来介绍IGBT驱动电路的工作原理。
EBX841型模块，可驱动300A/1200V IGBT元件，驱动延迟时间小于1μs，最高工作频率可达40～50kHz。
它只需要外部提供一个+20V的单电源（它内部自生反偏电压）。
模块采用高速光电耦合（隔离）输入，信号电压经电压放大和推挽（射极跟随）功率放大输出，并有过电流保护环节。
升压,降压,升降压斩波电路课程方案
题目：MOSFET升降压斩波电路设计一．课程设计的目的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案环节。
它与理论教案和实践教案相配合，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。
加深理解电力电子技术的课程内容，建立正确的设计思想，熟悉项目设计的顺序和方法，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、设计内容及要求一．方案的论证及方案的选择；1.方案一：升降压斩波电路图原理图：升降压斩波电路的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压值，这种电源具有一个相对于输入电压公共端为负极性的输出电压。
升降压电路可以灵活的改变电压的高低，还可以改变电压的极性，因此常用于电池供电设备中产生负电源的设备和各种开关稳压器。
其原理图即为降压与升压斩波电路串联而成的。
一．MOSFET降压斩波电路图如下：图中L、R 为负载电机的等效电路，负载电压的平均值为，因此称为降压斩波电路。
若负载中L 值较少，或ton 较小，或E 较小，则在可控器件V 关断后，到了t2 时刻，负载电流已衰减至零会出现负载电流断续的情况。
下图中表明了电流连续和断续时的波形情况。
二．MOSFET降压斩波电路图如下：假设L值、C值很大MOSFET导通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压u o为恒值，记为U o。
设V通的时间为t o n，此阶段L上积蓄的能量为EI1t o n MOSFET关断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。
设V断的时间为t o f f，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等<3-20）化简得：<3-21），输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
降压斩波电路的设计说明
电力电子技术课程设计报告课题：降压斩波电路的设计：学号：班级：指导老师：日期：2009年5月目录一．引言二．正文1 降压斩波电路的设计目的2 降压斩波电路的设计容与要求3 降压斩波电路主电路基本原理4 IGBT驱动电路4.1 IGBT简介4.2 IGBT基本结构与特点4.3驱动电路设计方案比较4.4 IGBT驱动电路原理图4.5 IGBT的驱动性能5 保护电路的设计6 MATLAB仿真6.1 MATLAB简介6.2 MATLAB发展历程6.3主电路仿真7 心得体会三．参考文献一引言高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源，通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。
它能把电网提供的强电和粗电，它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。
BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。
二正文1 降压斩波电路的设计目的(1) 通过对降压斩波电路（buck chopper）的设计，掌握buck chopper电路的工作原理，综合运用所学知识，进行buck chopper电路和系统设计的能力。
(2) 了解与熟悉buck chopper电路拓扑、控制方法。
(3) 理解和掌握buck chopper电路与系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
(4) 具有一定的电力电子电路与系统实验和调试的能力。
2 降压斩波电路的设计容与要求1) 设计容:对Buck Chopper电路的主电路和控制电路进行设计，参数如下：直流电压E＝200V，负载中R＝10 ，L值极大,反电动式E1＝30V。
2) 设计要求(a) 理论设计了解掌握Buck Chopper电路的工作原理，设计Buck Chopper电路的主电路和控制电路。
升降压斩波电路
升降压斩波电路一、问题输入电压20V ，输出电压10V~40V ，纹波电压0.2%，开关频率20kHz ，负载10Ω，电感电流连续，求L ，C 。
二、电路分析1、 工作原理：可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量。
同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。
电感电流的增量为011on t L i Edt TE L Lα+∆==⎰ 使V 关断，电感L 中储存的能量向负载释放，负载电压上负下正，与电源电压极性相反。
电感电流的减小量为011(1)off t L o o i U dt TU L Lα-∆==-⎰当电流连续处于稳态时，L L i i +-∆=∆。
输出电压为1o U E αα=- 2、 电感电流连续临界条件： 电感电流及电源的平均值分别为1122LB L I i TE Lα+=∆= E LB I I α=如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时，则输出功率与输入功率相等。
2o E U EI R=从而得到电感的临界值为21(1)2L RT α=- 3、 纹波电压：电压的最大变化量和纹波电压分别为01o U Q U T C C Rα∆∆==00U TU RCα∆=三、计算：1、占空比：1o U E αα=- 1110201V V αα=- 2240201V V αα=- 113α= 223α=2、电感值：21(1)2L RT α=- 119L mH = 2136L mH =为保持电流连续性，取较高电感值L=0.12mH 。
3、电容值：00U TU RC α∆=156C mF =253C mF = 四、电路图图1升降压斩波电路图五、仿真结果U U I波形图图2 降压电路,,L o oU U I波形图图3 升压电路,,L o o。
降压斩波电路课程设计
降压斩波电路课程设计一、设计任务与要求设计一个降压斩波电路，将直流电源的电压降低到所需电压值，并实现稳定的输出。
具体要求如下：1.输入直流电源电压范围为0-100V。
2.输出电压可调，范围为0-50V。
3.输出电流最大值为5A。
4.实现恒压输出，即输出电压稳定不变。
5.电路效率高，损耗小。
6.考虑电路的安全性，添加必要的保护措施。
二、电路设计降压斩波电路主要由电源、开关管、电感、二极管和负载组成。
其工作原理是利用开关管在斩波周期内反复通断，控制电感电流的平均值，从而达到降低输出电压的目的。
1.电源：采用0-100V的直流电源，满足输入电压范围要求。
2.开关管：选择合适的开关管，如MOSFET或IGBT等，根据输入电压和电流要求进行选择。
3.电感：选择适当的电感值，以保证电路的稳定性和效率。
4.二极管：选择合适的整流二极管，如肖特基二极管或快恢复二极管等，以保证电路的稳定性和效率。
5.负载：根据设计要求，选择适当的负载电阻或负载电容等。
三、电路原理图设计根据以上分析，可以设计出降压斩波电路的原理图。
在原理图中，需要标明各元件的参数和连接方式，并注意电路的安全性和可靠性。
例如，为保护开关管和二极管，可以在电路中添加限流电阻或温度保护元件等。
四、仿真与测试在完成原理图设计后，需要进行仿真和测试，以验证设计的正确性和可靠性。
可以使用仿真软件如Multisim进行仿真分析，并根据测试结果对电路参数进行调整。
实际测试时，可以使用电子负载仪等设备进行测试，并记录测试数据和波形。
五、总结与反思在完成降压斩波电路课程设计后，需要对整个设计过程进行总结和反思。
总结设计的优点和不足之处，提出改进方案和优化措施，为今后的课程设计和工程实践提供有益的参考和借鉴。
(完整版)升降压斩波课程设计.doc
《电力电子技术》课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计与仿真院、部：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：职称讲师专业：电气工程及其自动化班级：学号：完成时间：2016 年 6 月电力电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化指导教师姓名学生姓名课题名称直流升压降压斩波电路的设计与仿真一、技术指标及要求：1）直流输入电压 100V；设计内容及任务设计安排主要参考资料2）电阻负载； (R 取学号尾数 X10Ω)；3）控制电路频率 10KHZ ；4）输出电压纹波系数： 0.2%；5）仿真出占空比α分别为 0.1，0.2，0.5，0.8 的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。
起止日期设计内容2016 年 5 月 25 日确定设计方案2016 年 5 月 26 日计算相关数据2016 年 5 月 27 日至 2016 年 6 月 6 日Simulink仿真2016 年 6 月 7 日至 2016 年 6 月 23 日撰写课程设计说明书[1] 王兆安、刘进军．电力电子技术（第 5 版）．机械工业出版社， 2009[2] 康华光、陈大钦．电子技术基础模拟部分．高等教育出版社，2002[3]秋关源、罗先觉．电路（第 5 版）．高等教育出版社， 2006[4]周克宁 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2004.[5]黄家善 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2006[6]王维平 . 现代电力电子技术及应用 . 南京：东南大学出版社， 1999[7]张明勋主编 , 电力电子设备设计和应用手册 [M]. 北京 : 机械工业出版社.1992[8]丁道宏主编 , 电力电子技术 [M]. 北京 : 航空工业出版社 .1992[9]林渭勋主编 , 电力电子技术基础 [M]. 北京 : 机械工业出版社 .1990摘要电力电子技术飞速发展，电力电子技术已经成为自动化领域里一个重要部分，其核心就是利用弱电电路的设计思路，强大电路的器件来实现电路的各种需求。
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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 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
目录 ............................................................... 1 1 设计任务要求 ..................................................... 2 1.1 设计任务 2 1.2 设计要求 2 2方案选择 ......................................................... 3 2.1方案一 3 2.2方案二 4 3 电路设计 ......................................................... 6 3.1 主电路设计 6 3.2 驱动电路设计 8 3.3保护电路 11 4 仿真控制 ........................................................ 11 5心得体会 ........................................................ 14 参考文献 .......................................................... 15 附录1 程序清单 ................................................... 16 附录2 元件清单 ................................................... 17 答辩记录 .......................................................... 18 .
. 1 设计任务要求 1.1 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%
1.2 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 2.1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2.1所示: T3
T1T2Ui
R1R2
D1D2LCUo
图2-1原理图 2.2方案二
该变换器的结构是运用了全控型器件IGBT，其工作原理是：当V导通时，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。V关断时，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。电路图如图2.2。（加书上原理图）
PWMVVD
RCL
图2-2原理图 方案比较：
方案一虽然实现了升降压,但是利用开关控制升降压的变换，而在方案二中直接采用全控型器件IGBT，利用IGBT的通断控制升降压的变换，电路比较简单，而且容易操作。因此，在设计中我们选择了方案二来实现升降压斩波控制。 . . .
. 3 电路设计 3.1 主电路设计 我们最终采用的主电路图是第二种方案。
PWMVVD
RCL
图3-1 主电路 设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流和电容电压即负载电压基本为
恒值。 该电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其储存. . 能量，此时电流为，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。之后使得V关断，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。 稳态时，一个周期T电感L两端电压对时间的积分为零，即 （3-1） 当V处于通态期间，=；而当V处于断态期间，uL=-uo。于是:
（3-2）
所以输出电压为： （3-3） 当输出端电压恒定且电流连续时，
电感电流连续的临界条件： （3-4） 连续模式时的电容值：
（3-5） .
. 其中纹波电压为，周期为。 负载电阻 （3-6） 其中 为输出功率 根据设计要求，开关频率5KHZ，则开关周期时间为0.2ms。另设电压脉率为10%，作为仿真时电感电阻取值时的依据。
3.2 驱动电路设计 由于IGBT是全控型器件，这给了我们利用“软件+驱动电路”的方法去实现对IGBT的开通和关断。通过对PWM信号的调制，实现对IGBT通断的控制。 控制框图如下：
51单片机驱动IGBT驱动模块M57962IGBT 图3-2 驱动电路控制框图 在这里，我利用单片机写程序输出PWM信号。这里的程序可以通过独立按键很好的调
整占空比的大小。PWM控制程序如附录1所示。软件流程图如下 .
. 开始初始化设置定时中断，采用定时器0,默认占空比为50%，一个周期定义为0.2ms初始化定义变量a=0,b=10
独立按键按下
P2输出高电平信号
减小b的值，减小占空比增加占空比，增大b的值
否
按键1按下
按键2
按下
a不断循环增加，由于b增大，a，b关系变化时间加长，此时高电平时间加长
a不断循环增加，由于b增大，a，b关系变化时间加长，此时高电平时间加长
图3-3 软件流程图
51单片机作为一款简单有很廉价的控制芯片，在这里被用来作为控制PWM信号的产生和输出，我们采用了Atmel公司生产的AT89C51单片机。其工作频率为12MHZ，我们通过定时器中断的方式来输出周期为0.02ms的PWM波。
XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435
P0.5/AD534
P0.6/AD633
P0.7/AD732
P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11
P3.2/INT012
P3.3/INT113
P3.4/T014
P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115
P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922
P2.2/A1023
P2.3/A1124
P2.4/A1225
P2.5/A1326
P2.6/A1427
U1
AT89C51 图3-4 AT89C51芯片模型 IGBT为电压驱动型器件，因而需要专用的混合集成驱动器，这里我们采用三菱公司生
产的M57962驱动模块。其技术指标如下：