电力电子课程设计直流斩波电路的设计系、部：电气与信息工程学院学生姓名：刘宗泉指导教师：肖文英职称副教授专业：自动化班级： 1102 班完成时间： 2014年5月28日摘要直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。
习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。
直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。
利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，是电力电子领域的热点。
全控型器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-Gate Bipolar,IGBT）综合了电力晶体管（Giant Transistor,GTR）和电力场效应管（Power Field Effect,MOSFET）的优点，具有良好的特性。
目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。
本课程设计使用全控型器件IGBT做降压斩波电路控制器件；SG3525作为控制芯片，EXB841作为驱动芯片讨论降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。
关键词：IGBT；降压斩波电路；SG3525；EXB841ABSTRACTDC Chopper circuit (DC Chopper) is the function of the direct current (DC) to a fixed voltage or adjustable voltage direct current (DC), also known as direct dc-dc Converter (DC/DC Converter). Generally refers to the dc chopper circuit directly to the direct current into another, does not include dc - ac - dc.Traditionally, DC - DC converter includes the above two cases.Dc chopper circuit sort is more, including six basic chopper circuit: buck chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopper circuit, Sepic chopper circuit and Zeta chopper circuit, including the first two are the most basic circuit. On the one hand, the most widely used two kinds of circuit, on the other hand, to understand these two circuits can lay the foundation to understand the other circuit.Are combined with different basic chopper circuit, can constitute a composite chopper circuit, such as current reversible chopper circuit, bridge type reversible chopper circuit, etc. Using basic chopper circuit on the structure of the same combination, can constitute a heterogeneous multiple chopper circuit.Dc chopper circuit is widely used in dc transmission and switching power supply, is a hotspot in the field of power electronics. All control type device select insulated gate bipolar transistor (IGBT) integrated the advantages of GTR and power MOSFET, has the good properties. Has replaced the original GTR and part of the power MOSFET market, rapidly expanding application areas, the small and medium-sized power power electronics equipment has become the dominant device.Therefore, the curriculum design topic is: the design using the control device for IGBT buck chopper circuit. Mainly discuss buck chopper main circuit, control circuit sg3525, drive circuit exb841 and protect circuit principle and design.Key words igbt；buck chopper；sg3525；exb841目录1 设计要求与方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.1.1 课程设计目的 (1)1.1.2 课程设计要求 (1)1.2 方案确定 (1)2 降压斩波主电路设计 (3)2.1 BUCK电路工作原理 (3)2.2 主电路参数分析 (4)3 控制电路原理与设计 (6)3.1 控制电路方案选择 (6)3.2 控制电路工作原理 (7)4 驱动电路原理与设计 (8)4.1 驱动电路方案选择 (8)4.2 驱动电路分析与设计 (9)5 保护电路的原理与设计 (10)5.1 过电压保护 (10)5.2 过电流保护 (11)6 电路仿真 (13)设计心得 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录A (22)附录B (23)1 设计要求与方案1.1 设计要求1.1.1 课程设计目的（1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。
（2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
（3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。
（4）提高课程设计报告撰写水平。
1.1.2 课程设计要求降压斩波电路设计要求：=100V（1）输入直流电压：Ud（2）开关频率40KHz（3）输出电压范围50V~80V（4）输出电压纹波：小于1%（5）最大输出电流：5A（6）具有过流保护功能，动作电流：6A（7）具有稳压功能（8）效率不低于70%1.2 方案确定电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。
根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如图1：图1 降压斩波电路结构框图在图1结构框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，斩波电路主要用于电子电路的供电，不同的电子器件需要的供电电源电压不尽相同，而且对电源的精度要求也有所差异，对于精密的电子仪器需要的供电电源功率虽然小但要求电源质量高，对于小容量直流电机虽然对电源的质量要求不高，但功率较大，控制电路的作用是调节斩波电路电压高低。
由于电力电子器件不仅对驱动的脉冲宽度有一定的要求，而且对驱动电压的幅度有要求，故控制电路和电力电子器件之间还要加入驱动电路，从而使控制电路产生的控制信号能够驱动电力电子器件开通和关断。
其次驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。
在电力电子电路中，除了电力电子器件参数学则合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护，过电流保护，du/dt保护盒di/dt也是必要的，控制电路中的保护电路是用来防止主电路中的电力电子器件因过压过流等原因而烧毁，其次也是保护用电电器的安全。
过电压分为外因过电压和内因过电压两类。
外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外部原因，内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括换相过电压、关断过电压。
2 降压斩波主电路设计2.1 BUCK 电路工作原理Buck Chopper 电路工作原理如图2：图2 BUCK 电路图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图3：图3 电流持续时波形图当1t t 时刻，控制IGBT 关断，负载电流经二极管D V 续流，负载电压0u 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：（1）on t 为IGBT 处于通态的时间；off t 为处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比。
通过调节占空比α使输出到负载的电压平均值0U 最大为E ，若减小占空比α，则0U 随之减小。
此电路采用PWM 方式控制IGBT 的通断。
负载电流的平均值为：（2）若负载中L 值较小，在V 关断后，到了t2时刻，如图4所示，负载电流已衰减至零，出现负载电流断续的情况。