实验四 直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）
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专用PWM 控制芯片SG3525。
二、预习内容
（1）什么是斩波电路？其应用范围有哪些？
（2）了解IGBT 的特性。
（3）了解直流斩波电路的工作原理。
三、实验设备及挂件 1）设备列表
四、实验电路原理示意图及流程图
1)实验线路原理示意图图X－1
图X-1实验线路原理示意图
2) 实验电路流程框图X-2
图X-2 实验电路流程图
五、实验内容
1、控制与驱动电路测试
2、六种典型电路测试
1）降压斩波电路(Buck Chopper) ；
2）升压斩波电路(Boost Chopper)；
3）升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)；
4）Cuk斩波电路；
5）Sepic斩波电路；
6) Zeta斩波电路；
六、注意事项
1）示波器测量时的共地问题。
当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，各探头接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
（建议测量主电路各点信号及U GE 时用一个探头）
2）每当做完一个电路时，必须关掉所有电源，方可拆掉线路和接新的实验电路。
3）注意电解电容的正负极性。
4）整流输出电压<45伏。
七、实验步骤与方法
1、控制与驱动电路的测试
1)不接主电路，把万用表放在电压档。
用正极插在Ur 孔，负极插在地，示波器的地线和
万用表的地线夹在一起。
2）将DJKO1电源的钥匙打在开（不按启动开关），开启DJK20 控制电路电源开关。
3)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，记录占空比并填入表1中。
PWM 与11 脚、14脚不共地。
4)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。
5)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 信号有什麽不同？
2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)
1）按图X －3的框图接主电路
图X －3实验框图接线
a)部分实验图片如下：
b ）电压表V1,V2用直流数字或模拟电压表均可。
c ）负载R,用D42的两个900Ω并连。
2)用下图中的分离器件分别接成六种斩波电路如下图：
R
3）当一个实验电路接好，检查无误后，启动DJK01电源的启动按钮，微调自耦调节调压器，观测直流表V1的数值，使其≤40V.
4)用示波器观测PWM 信号的波形、U GE 、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。
5)调节PWM 脉宽调节电位器改变Ur ，观测在不同占空比(α)时，记录Ui 、U O 和α的数值于下表中，从而画出UO=f(α)的关系曲线。
3、六种斩波器的部分波形和公式
①、降压斩波电路(Buck Chopper)原理图及波形图如下，自行分析。
O
U U U G E
t o n t o n
U o =
t o ff
U i a U i
T t o n +==
负载电压平均值：
②、升压斩波电路(Boost Chopper) 原理图及波形图如下，自行分析。
U O
U U G t o n U o =
t o ff U i T +==负载电压平均值：U i t o ff t o ff
U i
1
③、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper) 。
原理图及波形图如下，。
负载电压为上负
下正，与电源电压极性相反。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压。
U O
U D
U G +
-U i
-t on 1-a t on U o=
U i ==负载电压平均值：U i T t on a t off
④、Cuk 斩波电路 。
Cuk 斩波电路的原理图如下所示,自行分析。
输出电压的极性与电源电压极性相反。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压。
自己测量UGE 、UD 、U0的波形
O T-t on U i t on 负载电压平均值：1-a U i
a
t on U o=
U i ==t off
⑤、Sepic 斩波电路。
Sepic 斩波电路的原理图如下所示。
电路的基本工作原理是：可控开关V 处于通态时，Ui —L1—V 回路和C2—V —L2 回路同时导电，L1 和L2 贮能。
当V 处于断态时，Ui —L1—C2—D —R 回路及L2—D —R 回路同时导电，此阶段Ui 和L1 既向R 供电，同时也向C2 充电，C2 贮存的能量通态时向L2 转移。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压. 自己测量UGE 、UD 、U0的波形
O
-T-t on U i t on 负载电压平均值：U i
a t on U o=
U i ==t off
⑥、Zeta 斩波电路。
Zeta 斩波电路的原理图如图下所示。
电路的基本工作原理是：当可控开关V 处于通态时，电源Ui 经开关V 向电感L1 贮能。
当V 处于断态后，L1 经D 与C2 构成振荡回路，其贮存的能量转至C2，至振荡回路电流过零，L1 上的能量全部转移至C2 上之后，D 关断，C2 经L2 向负载R 供电。
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<1/2 时为降压，当1/2<α<1 时为升压。
自己测量UGE 、UD 、U0的波形。
O
-
T-t on U i t on 负载电压平均值：1-a U i a t on U o=
U i ==t off。
八、实验报告
1)分析图X-9 中产生PWM 信号的工作原理。
2)整理各组实验数据，绘制各直流斩波电路的UO＝f(α)的曲线，并作比较与分析。
3)讨论、分析实验中出现的各种现象。
4）仿照降压斩波电路(Buck Chopper) ；升压斩波电路(Boost Chopper) ；升降压斩波电路
(Boost-Buck Chopper)的U GE、UD、Uo的电压波形,画处Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路、Zeta 斩波电路的U GE、UD、Uo的电压波
附：由SG3525组成的控制与驱动电路
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，其内部电路结构及各引脚功能如图3-9所示，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。
详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。