降压斩波电路课程设计汇总

降压斩波电路课程设计（一）

一、主电路设计

根据所选课题设计要求设计一个降压斩波电路，可运用电力电子开关来控制电路的通断即改变占空比，从而获得我们所想要的电压。这就可以根据所学的buck降压电路作为主电路，这个方案是较为简单的方案，直接进行直直变换简化了电路结构。而另一种方案是先把直流变交流降压，再把交流变直流，这种方案把本该简单的电路复杂化，不可取。至于开关的选择，选用比较熟悉的全控型的IGBT管，而不选半控型的晶闸管，因为IGBT控制较为简单，且它既具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单等特点，又用通态压降小、耐压高、电流大等优点。

工作原理

根据所学的知识，直流降压斩波主电路如下图所示：

直流降压斩波主电路使用一个全控器件IGBT控制导通。用控制电路和驱动电路来控制IGBT的通断，当t=0时，驱动IGBT导通，电源E向负载供电，负载电压0u=E，负载电流0i按指数曲线上升。电路工作时波形图如下图所示。

当t=t1时刻，控制IGBT关断，负载电流经二极管DV续流，负载电压U0近似为零，负载电流指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，故串联L值较大的电感。至一个周期T结束，再驱动IGBT导通，重复上一周期的过程。当电力工作于稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等，负载电压的平均值为

参数分析

主电路中需要确定参数的元器件有IGBT、二极管、直流电源、电感、电阻值的确定，其参数确定如下：

实验材料为L=1mH，R=30欧。

计算电感断续与连续时的临界频率。

二、电路设计方案

控制芯片为STC89C52。此控制芯片没有内置AD采样电路，所以需要自己添加采样电路，我们选取ADC0809作为采样芯片，考虑需要显示3位数字，四位八段共阴极数码管足够满足要求。驱动芯片选取IR2103半桥功放，因为驱动芯片的地与主电路的地需要隔开，所以加一个光耦进行隔离。如下图：

三、驱动电路设计

IR2103是半桥驱动器，也可以用两个组成H桥驱动。HIN输入高电平HO就输出高电平，但这个电平是相对Vs而言的；LIN输入低电平LO就输出低电平，但这个电平是相对COM而言的。

自举电容的作用是提供高端驱动的电源VB，高端驱动输出TC是高频振荡的，当上管导通时是高压端电压，当下管导通时是低电平，当TC为低电平时，由Vcc经二极管给自举电容充电之接近Vcc电压，Vcc同时给VB供电，当TC为高电平时，二极管截至，自举电容放电给VB供电。自举电容只有在高频振荡时才能起作用。

因为我们只需要驱动一个MOS管，所以我们简化电路采用低边输出，将二极管和电容去掉，HIN接地。光耦选取4N25，因为单片机的驱动能力有限，光电二极管采用上拉电阻与单片机接口连接。如下图：

四、采样模块设计

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。分辨率为8位，具有转换起停控制端，转换时间为100μs（时钟为640KHz时），130μs（时钟为500KHz时），单个+5V电源供电。模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。工作温度范围为-40～+85摄氏度，低功耗约15mW。原理图与引脚图如下所示：

五、显示电路设计

STC89C52单片机可以直接驱动八段数码管，因为是共阴极数码管，则高电平点亮段选。低电平选中位选。如下图：

六、单片机程序

/* 名称：ADC0809 数模转换与显示

说明：ADC0809 采样通道0 输入的模拟量，转换后的结果显示在数码管上。

*/

#include《reg52.h》

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int //各数字的数码管段码（共阴）

uchar code table［］=

{ 0x3f，0x06，0x5b，0x4f， 0x66，0x6d，0x7d，0x7， 0x7f，0x6f}; //正常数码

uchar code table1［］=

{ 0xbf，0x86，0xdb，0xcf， 0xe6，0xed，0xfd，0x87， 0xff，0xef}; //带小数点的数码

/*uchar code wela［］=

{ 0xfe，0xfc，0xfb，0xf7};

*/

sbit CLK=P0^4; //时钟信号

sbit ST=P0^3; //启动信号

sbit EOC=P0^2; //转换结束信号

sbit OE=P0^1; //输出使能

sbit PWM=P0^0; //输出使能

uchar num，ii，aa=0; //延时

void DelayMS（uint ms）

{ uchar i;

while（ms--） for（i=0;i《120;i++）;

} //显示转换结果

void Display_Result（uchar d）

{ num=d*0.39;

d=num%10;

ii=num/10%10;

P2=0xf7;// 第1 个数码管显示整数

P1=table1［ii］;

DelayMS（9）;

P2=0xfb;// 第2 个数码管显示小数

P1=table［d］;

DelayMS（9）;

} //主程序

void main（）

{ TMOD=0x02; //T1 工作模式2

TH0=0x14;

TL0=0x00;

IE=0x82;

TR0=1;

while（1） {

ST=0;ST=1;ST=0; //启动A/D 转换

while（EOC==0）

Display_Result（aa）; //等待转换完成

OE=1;

aa=P3;

OE=0;

} } //T0 定时器中断给

ADC0808 提供时钟信号

void Timer0_INT（） interrupt 1

{ CLK=~CLK;

PWM=~PWM; }

降压斩波电路课程设计（二）

一．设计要求

1）完成buck降压斩波器的设计、仿真；

2）设计要求：输入：DC100V 输出：DC60V

二．题目分析

Buck降压斩波电路，通过控制晶闸管开通关断的时间达到降压的目的。

1：t=0时，晶闸管开通，100v直流电源向右边的负载供电，使得负载电压U0=E，负载电流按照指数曲线上升。

2：在t=30us时晶闸管关断，负载电流经过续流二极管续流，负载电压U0近似为零，电感使得负载电流曲线连续且脉动小。

3：在经过20us一个周期结束，再次驱使晶闸管导通，重复前面的周期过程。

电路工作趋于稳定时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，电压的平均值为U0= αE，仿真中α为3/5，周期为50us，开通时间为30us，关断时间为20。当输入为100v时，按照这个占空比α3/5时，输出的电压为60v。

三．主电路设计、元器件选型及计算：

1：当t=0时，驱动IGBT导通，电源E向负载供电，负载电压0u=αE，负载电流0i按指数曲线上升。电路工作时波形图如下图：

2：当1tt=30s时，控制晶闸管关断，负载电流经二极管DV续流，负载电压0u近似为零，负载电流指数曲线下降。

3：至一个周期T结束，再驱动晶闸管导通，重复上一周期的过程。当电力工作于稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等，负载电压的平均值为：

4.ton：IGBT处于通态的时间；

toff：处于断态的时间；

T：开关周期；

α：导通占空比。

5.由于占空比为开通时间小于周期时间，必定使得占空比小于1，所以buck输出的电压小于输入的电压。即：为降压斩波电路。

6.器件参数：

（1）电源：要求输入电压为100V。

（2）电阻：为20欧姆。

（3）IGBT：当IGBT截止时，回路通过二极管续流，此时IGBT两端承受最大正压为100V；而当=1时，IGBT有最大电流，其值为5A。故需选择集电极最大连续电流cI=A10，反向击穿电压VBvceo200的IGBT，而一般的IGBT都满足要求。

（4）二极管：其承受最大反压100V，其承受最大电流趋近于5A，考虑2倍裕量，故需选择VUN200，AIN10的二极管。

（5）电感：按照WL》》R，W=2πf，得到电感为2mH。

（6）开关频率：f=20kHz。

（7）电容：按照1/（wc）》》R，得到c为5uf。

四．主电路仿真分析

1.降压斩波电路图：

2.开通时间、周期时间设置以及得到的电压波形：

图2

图3