开关电源技术开关电源技术实验指导书信息工程学院电气及自动化教研室2009.04.181实验一电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究一．实验目的1．掌握电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理，特点与构成。

2．熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法。

3．掌握开关电源的调试方法与参数测试方法。

二．实验内容1．利用芯片UC3842，连接实验线路，构成一个实用的开关稳压电源电路。

2．芯片UC3842的波形与性能测试（1）开启与关闭阀值电压。

（2）锯齿波，包括周期、占空比、幅值等，并与理论值相比较。

（3）不同负载以及不同交流输入电压时的输出PWM波形，并与正确波形相对比。

（4）反馈电压端（即UC38422号脚）与电源端（即7号脚）波形。

（5）输出PWM脉冲封锁方法测试。

3．开关电源波形测试（1）GTR集电极电流与集-射极电压波形。

（2）变压器原边绕组两端波形。

（3）输出电压V O波形。

4．开关电源性能测试（1）电压调整率（抗电压波动能力）测试。

（2）负载调整率（抗负载波动能力）测试。

（3）缓冲电路性能测试。

三．实验系统组成及工作原理电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域。

其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高，体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛的应用。

开关电源的控制电路可分为电压控制型和电流控制型。

前者是一个单闭环电压控制系统，后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。

具体实验原理可参见附录。

具体线路见图5—4。

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．双踪示波器3．万用表五．实验方法2电位器RP1和RP3都左旋到底。

合上电源后，用示波器观察“7”与“16”（锯齿波）及“10”与“16”（UC3842电源电压）波形，将RP2顺时针慢慢旋转，直到锯齿波刚产生为止，用万用表测出“10”与“16”之间电压，该电压即为开启阀值电压U T。

U T=3．芯片UC3842的波形与性能测试（1）测试7p-p34（2）不同直流输入电压时的输出PWM 波形。

开关电源工作后，用万用表测“1”与“16”端间电压，该电压即为直流输入电压V d ，用示波器观察“12”与“16”及“7”与“16”之间波形，然后将RP1顺时针慢慢旋转，边旋转边观察，并记录输出PWM 波形的变化情况，一直观察到V d 约减小20%时止，同时测量V d 变化前后的“8”与“16”及“10”与“16”（3）不同负载变化时的输出PWM 波形RP3左旋到底，观察波形同上。

RP3顺时针慢慢旋转，边旋转边观察，并记录输出PWM 波形的变化情况，一直观察到该电位器顺时针旋转到底为止，这时候负载增大了约25%，同时测量负载变化前后的“8”与“16”及“10(4)不同直流输入电压时的反馈电压端（8端）与电源端（10端）波形减小直流输入电压V d ，同时观察并记录8与16及10与16间波形，直到V d 约减小20%时止，测试结束后，将RP1左旋到底。

(5)输出PWM 脉冲封锁方法测试a.改变3脚电压封锁输出脉冲，将“14”与“15”断开，“5”与“14”相连，电位器RP4左旋到底，用示波器观察“7”端锯齿波。

将RP4顺时针慢慢旋转，直到锯齿波完全消失时止，测出“5”与“16”间电压，该电压即为3脚的输出脉冲封锁电压。

U 3=b ．改变1脚电平封锁输出脉冲“5”与“14”、“6”与“9”断开，“14”与“15”、“5”与“9”相连，RP4右旋到底。

观察波形同上，将RP4逆时针慢慢旋转，直到锯齿波完全消失时止，测出“5”与“16”间电压，该电压即为1脚的输出脉冲封锁电压。

U 1=4．开关电源波形测试将“5”与“9”断开，“6”与“9”相连（1）用示波器观察“15”与“16”及“2”与“16”间波形。

（2）用示波器观察“1”与“2”间波形。

（3）用示波器观察输出电压V O 波形。

5．开关电源性能测试（1）电压调整率（抗电压波动能力）测试调节RP1使V d 减小20%，用万用表测量V d 改变前后的输出电压V O1和V O2，则电压调整率为%100121⨯-O O O V V V 。

5（2）负载调整率（抗负载波动能力）测试将RP3左旋到底，用万用表测量输出电压（设为V O1），再将RP3右旋到底（负载增加约25%），测量输出电压（设为V O2），则负载调整率为%10021⨯-O O V V V 。

（3）缓冲电路性能测试在开关S 1合上（C 1+C 7=0.101μF ）与断开（C 1=1000P ）条件下，观察“2”与“16”间波形变化。

六．实验报告1．列出开启阀值电压值以及3脚与1脚的脉冲封锁电压值。

2．画出UC3842的4脚的锯齿波，并注明周期、幅值，占空比等。

3．画出所测的各点波形。

4．根据实际测量值，计算出电压调整率与负载调整率，并就这两个指标对实验系统这种类型的开关电源所适用的场合作出评价。

5．试分析直流输入电压V d 与负载变化时，开关电源的稳压调节过程。

6．你对实验中一些感兴趣现象的分析。

7．实验收获、体会和意见。

七．思考题1．缓冲电路中的电阻R=2.2k Ω,您能否根据不同缓冲电容所观察的GTR 集-射极波形,分析如何合理地选用缓冲电阻与电容值。

2．有人为了简化电路，不用反馈绕组，而是将电容C 6增大，这时候系统能否稳定工作，为什么？实验二直流斩波电路（Buck—Boost变换器）研究一．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。

二．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．实验线路见图5—5。

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=1.6mH，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”6D4．L=1.6mH,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，用双踪示波器观察上述波形。

5．L=1.6mH,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，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=1.6mH，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=3.2mH，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7调节RP1，使i L处于连续工作状态，测试方法同前。

8．L=3.2mH，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V O。

（1）（2）有与没有输入滤波器时，电源电流（即15～14两端）波形测试。

10．输出滤波器功能测试有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试。

五．实验报告1．分别在L=1.6mH与3.2mH条件下,列出i L连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。

理论上i L连续与断续的临界条件为τLC=（1-D）2/2，式中τLC=L/RT为连续与断续临界状态时的临界时间常数，负载电阻R=300Ω，工作周期T按实测数据。

2．画出不同L，连续与断续时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形，并与理论上的正确波形相比较。

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。

4．试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。

5．试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？6．实验的收获、体会与改进意见。

六．思考题试分析连续工作状态时，输出电压V O由哪个参数决定？当断续工作状态时，V O又由哪些参数决定？8实验三移相控制全桥零电压开关PWM变换器研究一．实验目的1．掌握移相控制全桥零电压开关PWM变换器（简称PS-FB-ZVS-PWM变换器）的组成，工作原理与波形。

2．熟悉移相控制零电压开关（ZVS）专用集成芯片UC3875的工作原理与使用方法。

3．掌握PS-FB-ZVS-PWM变换器的调试方法，主要参数变化对实现ZVS的影响。

二．实验内容1．熟悉实验系统面板布置并连接实验线路，构成一个实用的PS-FB-ZVS-PWM变换器。

2．芯片UC3875的波形与性能测试：（1）谐振频率与锯齿波的周期与幅值。

（2）输出脉冲的相位与死区时间。

（3）管脚2，3（10端），4，5的电压值。

3．变换器波形测试：（1）两个桥臂开关管的驱动波形与其漏源电压波形。

（2）逆变桥输出电压U AB与输出变压器原边电压波形。

（3）输出变压器副边整流后的电压与输出直流电压波形。

（4）输出变压器原边电流波形。

4．电路参数变化对实现零电压开关性能影响的测试：（1）当谐振电感、主电路电压以及负载变化时对实现零电压开关的影响。

（2）当谐振电感、主电路电压以及负载变化时对占空比丢失的影响。

三．实验系统组成及工作原理电力电子技术的发展方向之一是高频化，其实现的途径，其一是发展高频化的开关器件与配套元件；其二是高频电力电子变换器电路拓扑的发展。

后者主要指软开关技术的发展。

应用软开关技术可以大幅度降低开关损耗和开关噪声，可使开关频率获得大幅度提高，从而可使电力变换器具有更高的效率、更高的功率密度、更高的可靠性以及可有效地减小电力变换器所引起的电磁污染和环境污染，为大力发展绿色电力电子产品提供了有效的途径和方法。

正因为软开关技术具有诸多的显著优点，因此该理论从80年代提出后受到了国内外科技界的极大重视，已成为当前电力电子变换器领域的热门研究技术。