实验四PWM直流斩波电路分析及测试
．实验目的
1．掌握Buck—Boost 变换器的工作原理、特点与电路组成。
2．熟悉Buck—Boost 变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。
3．掌握Buck—Boost 变换器的调试方法。
．实验内容
1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost 变换器。
2．调节占空比，测出电感电流i L 处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。
3．将电感L 增大一倍，测出i L 处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。
4．测出连续与不连续工作状态时的V be、V ce、V D、V L、i L、i C、i D等波形。
5．测出直流电压增益M=V O/V S与占空比D的函数关系。
6．测试输入、输出滤波环节分别对输入电流i S与输出电流i O影响。
三．实验线路
四．实验设备和仪器
1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱
2．万用表
3. 双踪示波器
五．实验方法
1．检查PWM信号发生器与驱动电路工作是否正常连接有关线路，观察信号发生器输出与驱动电路的输出波形是否正常，如有异常现象，则先设法排除故障。
2．电感L=1.48mH，电感电流i L 处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试
将“ 16”与“ 18”、“ 21”与“ 4”、“ 22”与“ 5”、“ 19”与“ 6”、“ 1”与“ 4”、“ 9”与
“ 12”相连，即按照以下表格连线。
合上开关S1与S2、S3、S4，用示波器观察“ 7”与“ 13”（即i L）之间波形，然后调节RP1使i L处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比 D 与工作周期T。
3．L=1.48mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的V be （“5”～“6”）、V ce（“4”～“6”）、V D（“9”～“8”）、
i L（“7”～“13”）、i C（“ 6”～“ 7”）、i D（“ 8”～“ 7”）等波形调节RP1，使i L处于连续与不连续临界工作状态，用示波器测出GTR基-射极电压V be与集- 射极电压V ce；二极管VD阴极与阳极之间电压V D；电感L3 两端电压V L；电感电流i L；三极管集电极电流i C以及二极管电流i D等波形。
4．L=1.48mH,测出连续工作状态时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
调节RP1左旋到底，使i L 处于连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。
5．L=1.48mH,测出不连续工作状态时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
调节RP1右旋到底，使i L 处于不连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。
6．L=3.07mH，i L 处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试
将开关S2断开，观察i L波形，调节RP1，使i L 处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D与工
作周期T。
7．L=3.07mH，测出连续工作状态时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
调节RP1，使i L 处于连续工作状态，测试方法同前。
8．L=3.07mH，测出不连续工作状态时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
9．测出M=V O/V S与占空比D的函数关系
（1）L=1.48mH，占空比 D 从最小到最大范围内，测试5～6个D数据，以及与此对应的输出电压V O 。
（占空比D用示波器观察, V O、V S用万用表测量，V s（V cc ～“ 14” ）、V o（“12”～“ 15”）【红色为临界时的数值】
10．输入滤波器功能测试（断开电源S1 开关再接线）有与没有输入滤波器时，电源电流（即15～14两端）波形测试（用示波器AC 档观察）。
11．输出滤波器功能测试 （断开电源 S 1 开关再接线 ） 有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试（“ 12”～
“ 15”） （用示波器 AC 档观察）。
五．实验结果
1．分别在 L=1.48mH 与 3.07mH 条件下 ,列出 i L 连续与不连续临界状态时的占空比 L=1.48mH ：D=0.68，T=133us ，R=300Ω。
理论τLC =（1-D ）2/2=0.0512 ；实际 τ LC =L/RT=0.0371 。
L=3.07mH ：D=0.60，T=133us ，R=300Ω。
理论τLC =（1-D ）2/2=0.0800 ；实际 τ LC =L/RT=0.0741 。
1-2
）
L=1.48mH
时，i L 连续：
D
ce
D,并与理论值相比较。
2．画出不同 L ，连续、临界与断续时的 V be 、V ce 、 V D 、 i L 、 i C 、i D 等波形。
（1-1 ）L=1.48mH 时，i L 临界：
V be V
i L
ce D
C D
（
1-3 ）
L=1.48mH时，
i L断续：
V be V
（2-1 ）L=3.07mH时，i L临界：
i L
i L i C i D
ce V D i L i C i D
2-2 )L=3.07mH时，i L连续：
V V
i L
ce D
i i
C
2-3 )L=3.07mH时，i L断续：
V V
D
ce D
i i
i L C D
3．根据不同的L 值，按所测的D，V O值计算出M值，列出表格，并画出曲线。
连续工作状态时的直流电压增益表达式为M=D/（1-D ），请在同一图上画出该曲线，并在图上注明连续工作与断续工作区间。
D
0.180.340.410.530.600.680.710.750.83
Vo（V）-8.32-15.43-18.82-22.26-25.24-29.06-29.91-33.45-33.50 M|=|Vo/Vs|0.555 1.029 1.255 1.484 1.683 1.937 1.994 2.23 2.3
D0.160.230.370.450.500.600.680.750.83 Vo（V）-6.15-9.18-12.58-14.83-16.84-19.19-26.96-31.16-33.84 |M|=|Vo/Vs|0.410.6120.8390.989 1.123 1.279 1.797 2.077 2.256
4．试对Buck-Boost 变换器的优缺点作一评述。
优点：电路简单；可通过简单地调节调节RP1以改变电感上的电压，升压、降压功能都可实现，环路稳定性更直接简单。
缺点：以buck 变换器方式工作时，输入输出之间没有隔离，而且只有一个输出。
以boost（非隔离）反激式变换器工作时，存在最大输出功率的限制。
5．试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？
能分别减小输入、输出电流的波动，使电流更平稳。
6．实验的收获、体会与改进意见。
这个实验的电路相对比较简单，经过实验，了解了变换器的工作原理，查看了其不同工作状态下连续与不连续的波形；对占空比的概念有了新的认识。
通过本次实验，我对Buck-Boost 变换器的特性以及如何改善其性能有了一定的了解。
并从对各电压、电流波形的观察中加深了对斩波电路的认识。
要提前做好实验预习才能让实验过程更顺利地进行。