1、 西华大学实验报告第 1 页装 订 线西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室： 实验时间 ： 年 月 日学 生 姓 名 学 号 成 绩学生所在学院 年级/专业/班课 程 名 称 课 程 代 码实验项目名称 项 目 代 码指 导 教 师 项 目 学 分一、 实验目的1、熟悉直流斩波电路的工作原理；2、熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点；3、了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。二、实验原理1、主电路、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图 4.1 所示。图中 V 为全控型器件，选用IGBT。D 为续流二极管。由图
2、 4.1b 中 V 的栅极电压波形 UGE可知，当 V 处于通态时，电源 Ui向负载供电，UD=Ui。当 V 处于断态时，负载电流经二极管 D 续流，电压 UD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 ton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， 为导通占空比，简称占空比或导通比(=t on/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值 UO最大为 Ui，若减小占空比 ，则 UO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。V DLC Uo-+-+UEGCRi11UD+-(a)电路图 (b)波形
3、图图 4.1 降压斩波电路的原理图及波形、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图 4.2 所示。电路也使用一个全控型器件 V。由图 4.2b 中 V 的栅极电压波形 UGE可知，当 V 处于通态时，电源 Ui向电感 L1充电，充电电流基本恒定为 I1,第 组iioniofno attUUGEUDtttUOton toffTUi西华大学实验报告第 2 页同时电容 C1上的电压向负载供电，因 C1值很大，基本保持输出电压 UO为恒值。设 V 处于通态的时间为ton，此阶段电感 L1上积蓄的能量为 UiI1ton。当 V 处于断态时
4、 Ui和 L1共同向电容 C1充电，并向负载提供能量。设 V 处于断态的时间为 toff，则在此期间电感 L1释放的能量为(U O-Ui) I1ton。当电路工作于稳态时，一个周期 T 内电感 L1积蓄的能量与释放的能量相等，即：UiI1ton=(UO-Ui) I1toff上式中的 T/toff1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。V DLC Uo-+-+EGCUi 11 RI1 +- UD UGEUD tttUO(a)电路图 (b)波形图图 4.2 升压斩波电路的原理图及波形、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)升降压斩波电路(Boost-Buck Chopp
5、er)的原理图及工作波形如图 4.3 所示。电路的基本工作原理是：当可控开关 V 处于通态时，电源 Ui经 V 向电感 L1供电使其贮存能量，同时 C1维持输出电压 UO基本恒定并向负载供电。此后，V 关断，电感 L1中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：若改变导通比 ，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当 01/2 时为降压，当1/21 时为升压。V DL C-+UEGCi 1 1 Uo+-RUD +- UGEUD tttUO（a）电路图 （b）波形图图 4.3 升降压斩波电路的原理图及波形2、控制与驱动电路控制电路以 SG3525
6、为核心构成，SG3525 为美国 Silicon General 公司生产的专用 PWM 控制集成电路，它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节 Ur 的大小，在 A、B 两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波（即 PWM 信号） 。它适用于各开关电源、斩波器的控制。三、实验设备、仪器及材料1、DJK01 电源控制屏（该控制屏包含“三相电源输出 ”等模块）2、DJK09 单相调压与可调负载3、DJK20 直流斩波电路4、DK04 滑线变阻器（串联形式：0.65A ，2k；并联形式：1.3A，500 ）5
7、、万用表6、慢扫描示波器四、实验步骤（按照实际操作过程）iofiofntTtiioniofnatTt 1西华大学实验报告第 3 页1、控制与驱动电路的测试(1)启动实验装置电源，开启 DJK20 控制电路电源开关。(2)调节 PWM 脉宽调节电位器改变 Ur，用双踪示波器分别观测 SG3525 的第 11 脚与第 14 脚的波形，观测输出 PWM 信号的变化情况，并填入下表。Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.511(A)占空比(%)14(B)占空比(%)PWM 占空比(%)(3)用示波器分别观测 A、B 和 PWM 信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入下表。
8、观测点 A(11 脚) B(14 脚) PWM波形类型幅值 A (V)频率 f (Hz)(4)用双踪示波器的两个探头同时观测 11 脚和 14 脚的输出波形，调节 PWM 脉宽调节电位器，观测两路输出的 PWM 信号，测出两路信号的相位差，并测出两路 PWM 信号之间最小的“死区”时间。2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)斩波电路的输入直流电压 Ui由三相调压器输出的单相交流电经 DJK20 挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测 Ui波形，记录其平均值(注：本装置限定直流输出最大值为50V，输入交流电压的大小由调压器调节输出)。(1)切断电源，根据 DJK20 上的
9、主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在 200mA 以内。将控制与驱动电路的输出“V-G” 、 “V-E”分别接至 V 的 G 和 E 端。(2)检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。(3)用示波器观测 PWM 信号的波形、U GE 的电压波形、U CE 的电压波形及输出电压 Uo 和二极管两端电压 UD 的波形，注意各波形间的相位关系。(4)调节 PWM 脉宽调节电位器改变 Ur，观测在不同占空比 ()时，记录 Ui、U O 和 的数值于下表中，从而画出 UO=f()的关系曲线。Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5占空比 (%)Ui(V)Uo(V)西华大学实验报告第 4 页五、实验过程记录(数据、图表、计算等)六、实验结果分析及问题讨论
