功率电子学实验报告.doc

南京航空航天大学 功率电子学 实验报告 学生姓名 赵铭鑫 学 号 SZ1703066 学 院 自动化学院 专 业 电气工程 班 级 电气7班 二〇一七年十一月   实验一 BUCK变换器及其控制技术的研究 实验目的 （2）加深对降压式(Buck)直直 实验原理 图1 Buck直直变换器主电路拓扑 图2 Buck直直变换器电感电流连续时波形图 Buck降压式直直变换器主电路拓扑如图1所示，电感电流工作在连续模式下的主电波形图如图2所示。在开关管Q关断期间，电感电流始终不小于零的状态称为连续导通模式（CCM）。从电路图中可以看到当开关管Q导通时，二极管D反向截止，当开关管Q截止时，二极管D正向导通，使电感L中流过不间断的电流。 稳态运行时，根据法拉第定律，电感电压一个周期内的伏秒积等于零，有如下式 此时，输出电压与输入电压的比值是 因此，输出电压总是小于输入电压。 如果输出电流较小或者开关频率较低，在开关管Q关断期间，电感电流在部分时间内等于零，变换器就工作在断续导通模式（DCM 式中，Ui是输入电压，Uo是输出电压，D=TON/T为占空度，TON是开关管导通时间，T是开关管控制信号周期，Io是输出电流，IGmax是电感临界连续电流的最大值。 实验内容 （1）PWM控制芯片SG3525的工作原理和控制电路原理实验； （2）观测开环控制下、电感电流连续时Buck变换器主电路各工作器件的电压状态、各支路电流状态； （3）观测输出电压纹波，观测开关频率对电感电流连续状态的影响； （4）研究开环控制下、电感电流连续工作时Buck变换器输入输出的基本电量关系和外特性； （5）观测开环控制下、电感电流断续工作时Buck变换器主电路的电量关系和各工作器件的电压状态； （6）研究闭环控制下电压调整率及外特性； （7）电感量设计实验。电感设计的条件为：30V输入电压，15V输出电压，50Khz工作频率，设计输出滤波电感值，使得当输出电流为0.2A时电感电流临界连续，并作出设计报告。并根据设计结果采用相应的电感量验证设计结果是否满足设计的技术要求。 图3 降压式（Buck）变换器实验箱 实验步骤 1、将BUCK变换器挂箱的所有开关关闭后再接线。 控制电路接20V直流电压，调节电位器RW1，用示波器观察并记录占空比为某一定值时SG3525各管脚波形及驱动电路输出波形。注意观察SG3525的脚、脚波形和输出波形之间的关系，理解SG3525芯片PWM波产生过程。调节观测PWM波频率的变化，通过测得的波计算波频率。 控制电路接20V直流电压，主电路接20-30V可调直流电压，Buck）变换器实挂箱如图16所示，主电路供电电压是20V～30V可调直流电压，控制电路供电电压是20V直流电压，主电路中R1、R2、R3为三条支路电流的采样电阻，阻值为0.5Ω，主电路输出端需外接可调电阻器和直流电压电流表箱。面板上主电路输出电压UO与控制电路开关S3左侧的主电路输出反馈信号Uo在挂箱内部已经连接好，开关S3拨向“开环”则主电路工作在开环状态，S3拨向“闭环”则主电路工作在闭环状态，此时主电路输出电压Uo就直接加在控制电路RW1电位器上，RW1旋钮可调节RW1电位器的阻值，RW2旋钮可调节RW2电位器的阻值。 （一）开环状态 （1）电感电流连续情况： 打开主电路电源，使主电路工作电压为25V，观察电感支路的电流波形，调节负载，使电感工作在电流连续情况下。用示波器观察并记录占空比为某一定值时场效应管漏源极与栅级间电压波形及它们之间的关系，理解场效应管的工作原理。 观察并记录电感支路、场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测电感两端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解工作。观测Buck变换器主电路各工作器件的电压状态、各支路电流状态和Buck变换器输入输出的基本电量关系和外特性； ②用示波器交流档观察输出电压纹波⊿UPP。观测主电路输出电压随占空比D的变化情况，画出曲线，理解主电路的工作原理。 （2）电感电流断续情况： 改变负载，使电感电流断续场效应管漏源极波形情况，观测电感支路、场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测电感两端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解工作过程。观测主电路输出电压随占空比D的变化情况，理解主电路的工作原理。 把、同时串入主电路中观测电感电流连续点变化情况。 （3）变频观察电感电流连续点变化情况。 调节RW1使频率f=0KHz，调节负载，使电感电流波形处于临界连续状态，调节频率，当电感电流波形由临界连续变为断续时记录此时频率值，思考频率变化对电感电流连续点的影响。 （4）重新选择主电路电感观测波形： 二）闭环