开关电源的电路分析与检测.doc

《项目三开关电源的电路分析与检测》实验报告

11级电气3班
田旭
同组人：李程、姜鹏、邢海波
实训目的
加深理解斩波器电路的工作原理
掌握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法
熟悉斩波器各点的波形
实训内容
触发电路调试
斩波器接电阻性负载
斩波器接电阻—电感性负载
三、实训电路与原理
1.降压（Buck）型变换电路
Buck型变换器是最简单和最基本的高频变换器结构，其电路如REF_Ref264020187\h图3-1（a）所示。图中，U为固定电压的直流电源，V为晶体管开关（可以是大功率晶体管，也可以是功率场效应晶体管）。电感L和电容C为输出端滤波电路，将脉冲波变成纹波较小的直流波；为在V关断时给负载中的电感电流提供通道，还设置了续流二极管VD。
晶体管V由重复频率为f=1/T的控制脉冲uB驱动。在脉冲周期的ton期间，uB为高电平，V导通，输入能量通过电感L向负载输送功率并对电容C充电，电感L中的电流线性增加，在L中储存能量。此时，忽略V的饱和管压降，uA=E，二极管VD承受反向电压而截止。在脉冲周期的toff期间，uB为低电平，V截止，电感L的两端产生右正左负的感应电势，使二极管VD承受正压而导通，电感L在ton期间储存的能量经续流二极管VD传送给负载。此时，uA＝0，电感L中的电流线性下降。其工作波形如REF_Ref264020187\h图3-1（b）所示。

图3-SEQ图3-\*ARABIC1降压型变换电路
图3-SEQ图3-\*ARABIC2降压型变换电路
（a）电路图（b）工作波形

图1降压（Buck）型变换电路
通常电路工作频率较高，若电感和电容量足够大，使fo（）》f，在电路进入稳态后，输出电压近似为恒定值Uo。则电感L两端的电压为：
（1）
REF_Ref264020187\h图3-1（b）所示电感L的电流iL，在稳态运行时，一个周期内的增量和减量相等，即：
（2）
由式（1）和式（2）得输出直流电压为：
（3）
其中d=ton/T称为占空比。显然，改变d即可调节输出电压Uo，且由于0＜d＜1，则Uo＜E，属降压输出。
输出电流平均值为：
（4）
2.升压（Boost）型变换电路
Boost型变换电路如REF_Ref264023871\h图（a）所示，它由晶体管V，储能电感L，升压二极管VD和滤波电容C组成。

图2升压型变换电路
（a）电路图（b）工作波形
在脉冲周期的ton期间，电力晶体管V导通，忽略V的饱和管压降，uA=0。输入电压E直接加在电感L两端，iL线性增长，L中储存能量。二极管VD截止，由储能滤波电容C向负载RL提供能量，并保持输出电压Uo基本不变。在toff期间，V截止，L两端感应电势左负右正，使二极管VD导通，并与输入电压E一起经二极管向负载供电，电感L释放能量，电感电流iL线性下降。设电容C足够大，则Uo基本不变，在此期间uA=Uo。其工作波形如REF_Ref264023871\h图（b）所示。
电感两端电压为：
（5）
同式（2）一样，在一个周期内iL的增量和减量相等。将式（5）代人式（2）中得输出电压为：
（6）
显然，由于0＜d＜1，则Uo＞E，是一种升压输出。改变d即可调节输出电压大小。输出电流仍为Io=Uo/RL。
三、降压／升压（Buck－Boost）型变换电路
Buck－Boost型变换器也称反极性变换器，它的Uo与E极性相反，输出电压既可低于、也可以高于输入电压。其基本电路如REF_Ref264024243\h图（a）所示。

图3降压／升压型变换电路
（a）电路图（b）工作波形

在uB为高电平，即脉冲周期的ton期间，V导通，忽略其饱和管压降，则uA=uL=E。此时，E向电感L充电，L中储存能量，iL线性增长。二极管VD因反偏而截止，由输出滤波电容C向负载RL提供电流。在uB为低电平，即toff期间，V截止，电感L产生上负下正的感应电势，使二极管VD导通，电感释放能量，向负载RL供电，并向电容C充电，电感电流iL线性下降。同样，在电容C足够大，Uo基本稳定不变情况下，uA=uL=-Uo。其工作波形如REF_Ref264024243\h图（b）所示。
电感两端电压为：
（7）
根据一个周期内电感电流iL的增量和减量相等，将式（7）代入式（2）中得输出电压为：
（8）
调节占空比d，即可调节输出电压大小，并且d＜0.5时，Uo＜E，为降压输出；d=0.5时，Uo＝E，为等压输出；d＞0.5时，Uo＞E，为升压输出。负载上得到的输出电流仍为Io=Uo/RL。

《项目四晶闸管串级调速装置的分析与检测》实验报告

11级电气3班
田旭
同组人：李程、姜鹏、邢