電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--用mosfet晶體管設(shè)計(jì)升壓斬波電路

1、<p>　　電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　院系：自動(dòng)化系</b></p><p><b>　　班級(jí)： xxx</b></p><p><b>　　姓名：xxx</b></p><p>　　學(xué)號(hào)： xxxxxx <

2、/p><p><b>　　指導(dǎo)教師：xxx </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 MOSFE升壓斬波電路設(shè)計(jì)供電方案的選定2</p><p>　　1.1系統(tǒng)框圖：2</p><p><b>　　1.2給定指標(biāo)2</

3、b></p><p>　　1.3設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書要求3</p><p>　　1.4具體的供電方案3</p><p>　　第二章 MOSFET升壓斬波電路主電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1主電路原理圖：4</p><p>　　2.2 變壓器二次側(cè)電壓的計(jì)算5</p><p&g

4、t;　　2.3變壓器一、二側(cè)電流的計(jì)算5</p><p>　　2.4變壓器容量的計(jì)算6</p><p>　　2.5變壓器型號(hào)的選擇6</p><p>　　第三章 MOSFET升壓斬波電路元件的選擇6</p><p>　　3.1. 整流元件中電壓、電流最大值的計(jì)算6</p><p>　　3.2 整流

5、元件型號(hào)的選擇6</p><p>　　第四章 保護(hù)元件的選擇7</p><p>　　4.1 變壓器二次側(cè)熔斷器的選擇7</p><p>　　4.2 晶閘管MOSFET保護(hù)電路選擇7</p><p>　　4.3 保護(hù)電路原理圖及其工作原理8</p><p>　　第五章

6、 MOSFET升壓斬波電路的相控觸發(fā)電路9</p><p>　　5.1 相控觸發(fā)電路原理圖9</p><p>　　5.2 相控觸發(fā)芯片的選擇9</p><p>　　5.3 相控觸發(fā)電路的工作原理9</p><p>　　第六章 MOSFET升壓斬波電路設(shè)計(jì) 總設(shè)計(jì)結(jié)果10</p>

7、;<p>　　6.1 總電路原理圖10</p><p>　　6.2 總電路工作原理10</p><p>　　6.3 繪制輸出Ud，Id波形圖11</p><p>　　任務(wù)：用MOSFET晶體管設(shè)計(jì)升壓斬波電路（純阻性負(fù)載）。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)可調(diào)的直流升壓斬波電源，利用MO

8、SFET升壓直流斬波電路原理。所謂直流斬波電路的功能就是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，也稱為直流-直流變換器（DC/DC Converter）。直流升壓斬波電路實(shí)際上采用的就是PWM技術(shù)。PMW控制方式是目前采用最廣泛的一種控制方式，它具有良好的調(diào)整特性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)已發(fā)展各種集成控制芯片，這種芯片只需要外接少量元器件就可以工作，這不但簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，還大幅度的減少元器件數(shù)量、連線和焊點(diǎn)。直流斬波電路的控制電路一專

9、用PWM控制芯片SG3525為核心構(gòu)成，控制電路輸出占空比可調(diào)的矩形波。</p><p>　　MOSFET工作原理</p><p>　　當(dāng)漏極接電源正極，源極接電源負(fù)極，柵極之間電壓為零或負(fù)時(shí)，P型區(qū)和N-型漂移區(qū)之間的PN結(jié)反向，漏極之間無(wú)電流流過(guò)。如果在柵極和源極加正向電壓UGS，由于柵極是絕緣的，不會(huì)有柵流。但柵極的正電壓所形成電場(chǎng)的感應(yīng)作用卻會(huì)將其下面P型區(qū)中的少數(shù)載流子電子吸引到

10、柵極下面的P型區(qū)表面。當(dāng)UGS大于某一電壓值UT時(shí)，柵極下面P型區(qū)表面的電子濃度將超過(guò)空穴濃度，形成N型半導(dǎo)體，溝通了漏極和源極，形成漏極電流ID.電壓UT稱為開啟電壓，UGS超過(guò)UT越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，漏極電流ID越大。</p><p>　　第一章 MOSFE升壓斬波電路設(shè)計(jì)供電方案的選定</p><p><b>　　1.1系統(tǒng)框圖：</b></p>

11、<p><b>　　1.2給定指標(biāo)</b></p><p>　　1.輸入直流電壓：Ud=50V</p><p>　　2.輸出功率：300W</p><p>　　3.開關(guān)頻率：5KHz</p><p>　　4.占空比：10% ~50%</p><p>　　5.輸出電壓脈率：小于10%&

12、lt;/p><p>　　1.3設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書要求</p><p><b>　　1.供電電路的選擇</b></p><p><b>　　2.整流電路的選擇</b></p><p>　　3.所有電力電子器件的選擇</p><p><b>　　4.保護(hù)電路的設(shè)計(jì)</b&

13、gt;</p><p><b>　　5.觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.畫出完整的主電路原理圖和控制電路的原理圖</p><p>　　1.4具體的供電方案</p><p>　　圖1 直流斬波電路主電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　第二章 MOSFET升壓斬波電路主電路設(shè)計(jì)</

14、p><p>　　2.1主電路原理圖：</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　2.2 變壓器二次側(cè)電壓的計(jì)算</p><p>　　濾波后的直流輸入電壓Ud為：Ud=0.9Ud1=50v</p><p>　　整流電壓平均值Ud1為：Ud1=0.9U2[(1+COSπ/2)/2]

15、 =56v </p><p>　　變壓器二次側(cè)電壓U2為：U2=123V</p><p>　　晶閘管的觸發(fā)角是π/2</p><p>　　2.3變壓器一、二側(cè)電流的計(jì)算</p><p>　　變壓器一側(cè)交流電壓為220V</p><p>　　變壓器的匝數(shù)比為：N1/N2=U1/U2=220/123=1.7

16、9</p><p>　　變壓器二次側(cè)電流I2為：由P=I22R，其中的P=300W，其中的純電阻為200Ω.得：I2=1.732A</p><p>　　變壓器一次側(cè)電流I1為：由N1/N2=U1/U2=I2/I1得：I1=0.97A</p><p>　　2.4變壓器容量的計(jì)算</p><p>　　變壓器容量S為：S=U2I2=213V.A&l

17、t;/p><p>　　2.5變壓器型號(hào)的選擇</p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇變?cè)褦?shù)比為1.79、容量S為213V.A的變壓器就可以滿足電路的要求。</p><p>　　第三章 MOSFET升壓斬波電路元件的選擇</p><p>　　3.1. 整流元件中電壓、電流最大值的計(jì)算</p><p>　　流過(guò)晶閘管

18、的最大正向電壓UVT max =0.5Ud1=19.80V</p><p>　　流過(guò)晶閘管的最大電流IVT max=IVT=I2=1.732</p><p>　　3.2 整流元件型號(hào)的選擇</p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇最大電壓UVT max =19.80V、最大電流IVT max=1.73A 的晶閘管就可以滿足電路的要求。</p><

19、p>　　第四章 保護(hù)元件的選擇</p><p>　　4.1 變壓器二次側(cè)熔斷器的選擇</p><p>　　變壓器二次側(cè)熔斷熔斷電流I熔=1.2I2=2.078A，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇熔斷電流I熔=2.078A的熔斷器就可以滿足電路的要求。</p><p>　　4.2 晶閘管MOSFET保護(hù)電路選擇</p><p&

20、gt;　　本設(shè)計(jì)中的保護(hù)電路選擇是緩沖電路，其作用是抑制電力電子器件的內(nèi)部因過(guò)電壓、du/dt或者過(guò)電流和di/dt,減少器件的開關(guān)損耗。</p><p>　　4.3 保護(hù)電路原理圖及其工作原理</p><p>　　圖3 緩沖電路的原理圖</p><p>　　當(dāng)電力電子器件的內(nèi)部出現(xiàn)過(guò)電壓、過(guò)電流時(shí)。緩沖電路會(huì)吸收多余的電能，也就是無(wú)功功率，減少器件的開通

21、損耗，從而達(dá)到保護(hù)電路的作用。</p><p>　　第五章 MOSFET升壓斬波電路的相控觸發(fā)電路</p><p>　　5.1 相控觸發(fā)電路原理圖</p><p>　　圖4 常見晶閘管觸發(fā)電路</p><p>　　5.2相控觸發(fā)芯片的選擇 主要有3個(gè)二極管組成，4個(gè)電阻，2個(gè)NPN型晶閘管，一個(gè)脈沖變壓器TM。<

22、/p><p>　　5.3 相控觸發(fā)電路的工作原理</p><p>　　V1、V2構(gòu)成脈沖放大環(huán)節(jié)，脈沖變壓器TM和附屬電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)；V1、V2導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發(fā)脈沖；VD1和R3是為了V1、V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂習(xí)r脈沖變壓器TM釋放其儲(chǔ)存能力而設(shè)。</p><p>　　第六章 MOSFET升壓斬波電路設(shè)計(jì) 總設(shè)

23、計(jì)結(jié)果</p><p>　　6.1 總電路原理圖</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　6.2 總電路工作原理</p><p>　　接入220V交流電，經(jīng)過(guò)變壓器、整流電路、濾波電路，最后使得輸入升壓斬波電路的直流電壓為50V。在經(jīng)過(guò)啟動(dòng)觸發(fā)電路，當(dāng)斬波開關(guān)V導(dǎo)通期間，二極管V

24、D被反偏置，它將輸入電源與輸出極隔離，這時(shí)電源向電感中儲(chǔ)能，負(fù)載由電容C供電。當(dāng)斬波開關(guān)V關(guān)斷時(shí)，電感釋放能量，與輸入電壓一起作用，迫使二極管導(dǎo)通并向負(fù)載供電。這種電路的輸出電壓永遠(yuǎn)高于輸入電壓。</p><p>　　6.3 繪制輸出Ud，Id波形圖</p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　總結(jié)

25、</b></p><p>　　在這次的電力電子課程設(shè)計(jì)中，我遇見了各種各樣的困難。通過(guò)查閱資料，向老師和同學(xué)請(qǐng)教才解決了部分的問(wèn)題。這讓我了解到了自己在這門課程上的不足之處和薄弱環(huán)節(jié)。另外課本知識(shí)和實(shí)踐設(shè)計(jì)還是有很大的差別，這更加讓我理解了真理出自實(shí)踐這句名言的可貴之處。</p><p>　　以后我會(huì)更加注重將理論知識(shí)活運(yùn)用于實(shí)踐，為自己的專業(yè)甚至就業(yè)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝在這次

26、課程設(shè)計(jì)中，幫助我的同學(xué)和老師們。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳治明，電力電子器件基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992</p><p>　　[2] 康華光，陳大欽，電子技術(shù)基礎(chǔ)（第4版），北京；高等教育出版社，1998</p><p>　　[3] 王兆安，楊君，諧波抑制和無(wú)