实验报告.docx

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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）西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室：开课学院及实验室： 实验时间实验时间 ： 年年 月月 日日学学 生生 姓姓 名名学学 号号成成 绩绩学生所在学院学生所在学院年级年级/ /专业专业/ /班班课课 程程 名名 称称课课 程程 代代 码码实验项目名称实验项目名称项项 目目 代代 码码指指 导导 教教 师师项项 目目 学学 分分一、一、实验目的实验目的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、实验原理二、实验原理1、主电路、降压斩波电路

2、(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 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，toff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(=ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值 UO

3、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。VDLCUo-+-+UE GCRi11UD+-(a)电路图 (b)波形图图 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iion i offonon oaUUTtUtttUUGEUDtttUOtontoffT Ui西华

4、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 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(UO-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。VDL CUo-+-+EGC Ui11RI1+-

5、UDUGEUDtttUO(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 Chopper)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

6、 时为升压。VDLC-+UE GCi11Uo+-RUD+-UGEUDtttUO（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 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、仪器及材料三、实验设备、仪器及

7、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、万用表6、慢扫描示波器 四、实验步骤（四、实验步骤（按照实际操作过程）i offi offoffon oUtTUtttUii onon i offon oUaaUtTtUttU1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

8、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)1.41.61.82.02.22.42.511(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。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

9、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注：本装置限定直流输出最大值为 50V50V，输入交流电压的大小由调压器调节输出，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、UGE的电压波形、UCE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、UO和 的数值于下 表中，从而画出 UO=f()的关系曲线。Ur(V)1.41.61.82.02.22.42.5占空比 (%)Ui(V)Uo(V)西华大学实验报告第 4 页五、实验过程记录五、实验过程记录( (数据、图表、计算等数据、图表、计算等) )六、实验结果分析及问题讨论六、实验结果分析及问题讨论