电力电子课程设计MOSFET升压斩波电路设计.docx

电力电子实训报告

课程名称电力电子技术

题目MOSFET升压斩波电路设计

专业班级：电气工程及其自动化
学生姓名：
学号：
指导老师:
日期:

引言
本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路（Boostchopper），Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境，强大的元件及元件库的组织功能，方便易用的连线工具，强大的编辑功能设计检验，与印制电路板设计系统的紧密连接，自定义原理图模板高质量的输出等等优点，和丰富的设计法则，易用的编辑环境，轻松的交互性手动布线，简便的封装形式的编辑及组织，高智能的基于形状的自定布线功能，万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点，使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。本设计也采用Protel设计原理图，和进行PCB板布线。它是本设计从理论到实际制作的必进途径，通过设定相应的规则，足以满足设计所要求的规定。
通过电力电子系统实训达到以下几个目的：
1.培养学生文献检索的能力；
2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；
3.培养学生运用知识的能力和工程设计的能力；
4.提高学生的电力电子装置分析和设计能力。

1.升压斩波工作原理
1.1主电路工作原理
1)工作原理
假设L和C值很大。
V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。
V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。

2)数量关系
设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为
设V断态的时间为toff，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：

T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路

电压升高得原因：电感L储能使电压泵升的作用
电容C可将输出电压保持住
1.2晶闸管的触发电路
作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。
晶闸管触发电路应满足下列要求：
1、触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念）
2、触发脉冲应有足够的幅度
3、不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内
4、应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离

图1-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形
t1~t2¾脉冲前沿上升时间（<1ms）t1~t3¾强脉宽度IM¾强脉冲幅值（3IGT~5IGT）t1~t4¾脉冲宽度I¾脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）

图1-3常见的晶闸管触发电路

V1、V2构成脉冲放大环节
脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节
V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出
触发脉冲
VD1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其
储存的能量而设

1.3驱动电路
驱动电路——主电路与控制电路之间的接口
使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义
对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现
驱动电路的基本任务：
将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号
对半控型器件只需提供开通控制信号
对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号
驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离
光隔离一般采用光耦合器
磁隔离的元件通常是脉冲变压器

图1-3电力MOSFET的一种驱动电路
图中是一种采用光耦合隔离的由V2、V3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V2截至，V3导通，MOSFET在DZ1反偏作用下关断。当控制脉
冲使光耦导通时，光耦输出高电平，使V2导通，V3截至，经VCC、V2、RG产生的.
正向驱动电压使MOS管开通。电源+VCC可由DC/DC芯片提供。

电力MOSFE的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大电路两部分；无输入信号时高速放大器A输出负电平,V3导通输出负驱动电压；当有输入信号时A输出正电平，V2导通输出正驱动电压。
在升压斩波电路中，主电路和控制电路共地，所以驱动不用隔离。在降压斩波电路中则需要在控制电路和主电路之间加隔离。本实验装置中采用的隔离方法是，先加一级光耦隔离，在加一级推挽电路进行放大。为了得到最佳的波形，在调试的过程中对光耦两端的电阻进行合理的搭配。
其他驱动电路：SCR驱动电路和GTO驱动电路的设计

图带隔离电压器的SCR驱动电路
当控制系统发出高电平驱动信号加至晶体管放大后，变压器Tr输出的脉冲电流Ig触发