第 组
西华大学实验报告（理工类）
开课学院及实验室： 实验时间 ： 年 月 日 学 生 姓 名 学生所在学院 课 程 名 称 实验项目名称 指 导 教 师 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常用的集成芯片。 学 号 成 绩 年级/专业/班 课 程 代 码 项 目 代 码 项 目 学 分 装 订 线 二、实验原理 1、主电路 ①、降压斩波电路(Buck Chopper) 降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4.1所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图4.1b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为： Uo?tontUi?onUi?aUiton?toffT式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。 +UiCE+L1UD-C1+RUoUGEUDVGtonTUitofftttDUO-- (a)电路图 (b)波形图 图4.1 降压斩波电路的原理图及波形 ②、升压斩波电路(Boost Chopper) 升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4.2所示。电路也使用一个全控型器件V。由 图4.2b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1, 同时电容C1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压UO为恒值。设V处于通态的时间为ton， 此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和L1共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L1释放的能量为(UO-Ui) I1ton。当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等，即： UiI1ton=(UO-Ui) I1toff Uo?ton?tofftUi?off 上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。 TUitoff+UiI1L1GC-UDVDC1++RUo-UGEUDtt-EUOt (a)电路图 (b)波形图 图4.2 升压斩波电路的原理图及波形 ③、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper) 升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4.3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V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输出电压UO基本恒定并向负载供电。此后，V关断，电感L1中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为： tontonaUo?Ui?Ui?Ui toffT?ton1?a 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。 +Ui-CEG-L1VUD+DC1-UGEtttRUoUD+UO （a）电路图 （b）波形图 图4.3 升降压斩波电路的原理图及波形 2、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，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。 三、实验设备、仪器及材料 1、DJK01 电源控制屏（该控制屏包含“三相电源输出”等模块） 2、DJK09 单相调压与可调负载 3、DJK20 直流斩波电路 4、DK04 滑线变阻器（串联形式：0.65A，2kΩ；并联形式：1.3A，500Ω） 5、万用表 6、慢扫描示波器 四、实验步骤（按照实际操作过程） 1、控制与驱动电路的测试
(1)启动实验装置电源，开启DJK20控制电路电源开关。
(2)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，并填入下表。
Ur(V) 11(A)占空比(%) 14(B)占空比(%) PWM占空比(%) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 (3)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，并填入下表。
观测点 波形类型 幅值A (V) 频率f (Hz) A(11脚) B(14脚) PWM (4)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，测出两路信号的相位差，并测出两路PWM信号之间最小的“死区”时间。 2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)
斩波电路的输入直流电压Ui由三相调压器输出的单相交流电经DJK20挂箱上的单相桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测Ui波形，记录其平均值(注：本装置限定直流输出最大值为50V，输入交流电压的大小由调压器调节输出)。
(1)切断电源，根据DJK20上的主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。
(2)检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。
(3)用示波器观测PWM信号的波形、UGE的电压波形、UCE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。
(4)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、UO和α的数值于下表中，从而画出UO=f(α)的关系曲线。
Ur(V) 占空比α(%) Ui(V) Uo(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5
五、实验过程记录(数据、图表、计算等)