第5章 直流直流变流电路
直流电压变换电路复习过程
直流电压变换电路
第七章直流电压变换电路 目的要求 1．掌握直流电压变换电路的基本原理和三种控制变换方式。 2．了解晶闸管直流电压变换电路的工作原理及晶闸管换流原理。 3．掌握降压和升压直流变换电路的工作原理及库克（Cuk）电路的工作原理。 4. 了解复合直流电压变换电路的组成及应用。 主要内容及重点难点 1. 直流电压变换电路的基本原理 2. 直流电压变换电路的三种控制变换方式 3. 晶闸管直流电压变换电路的工作原理 4. 晶闸管换流原理 5. 降压及升压直流变换电路的工作原理 6. 库克（Cuk）电路的工作原理 7. 复合直流电压变换电路的组成以及应用 第一节直流电压变换电路的工作原理及分类 直流电压变换电路也称为直流斩波器，它是将直流电压变换为另一固定电压或大小可调的直流电压的电路。具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，广泛地应用于可控直流开关稳压电源、直流电动机调速控制和焊接电源等。 一、直流电压变换电路的工作原理
1．电路构成：如图7-1所示为直流电压变换电路原理图及工作波形图， R 为负载；S 为控制开关，是电路中的关键功率器件，它可用普通型晶闸管、可关断晶闸管GTO 或者其它自关断器件来实现。 2．电路输出波形： a) b) 图7-1 直流电压变换电路原理图及工作波形 a) 电路原理图 b) 工作波形 3．工作原理分析： 当开关S 闭合时，负载电压u o =U d ，并持续时间t on ，当开关S 断开时，负载上电压u o =0V ，并持续时间t off 。则T =t on +t off 为直流变换电路的工作周期，电路的输出电压波形如图7-1b 所示。若定义占空比为T t k on = ，则由波形图上可得输出电压得平均值为 d d on d off on on o kU U T t U t t t U ==+= （7-1） 只要调节k ，即可调节负载的平均电压。 二、直流电压变换电路的三种控制方式 直流电压变换电路主要由以下三种控制方式。 1) 脉冲宽度调制(PWM )：脉冲宽度调制也称定频调宽式，保持电路频率f ＝ l ／T 不变，即工作周期T 恒定，只改变开关S 的导通时间t on 。
0～12V可调直流稳压电源设计
0～12V可调直流稳压电源电路图 适合电子爱好者制作的从0V起调的稳压电源的电路如图所示。 0～12V可调直流稳压电源电路 电路工作原理：由电阻R4、R5组成的采样电路将输出电压Vo的一部分送入运算放大器IC1的反相端，它与由稳压管VZ3、电阻R2和电位器RP组成的基准电压（晶体管V1、稳压管VZ1、电阻R0、R1组成的恒流源为稳压管VZ3提供稳定的电流）相比较，将比较结果送至输出端，从而控制晶体管V3的导通电压。如果电位偏低，使Vo减小，采样电路亦使晶体管V3的c-e结电压减小，从而使Vo升高，反之亦然。如此起到了稳定输出电压的作用。 晶体管V4和电阻R7组成过电流保护电路。当输出电流超过额定电流（本电源为1A）时，V4导通，使晶体管V2和V3截止，输出端无电压输出，防止了电源损坏。 当输出电压小于6V，电流较大且输入电压又很高时，晶体管V3极间压差较大，会引起V3调整管功耗过大，为此本电源特别设置了电压自动转换电路，它由运算放大器IC2与电阻R8、稳压管VZ4及继电器K等组成。稳压管VZ4与电阻R8组成IC2运算放大器的基准电压，当输出电压低于6V时，IC2输出低电平，继电器K 不吸合，触点K1-1、K1-2分别接至变压器8V绕组和6V绕组稳压管；当输出电压高于6V时，IC2输出高电平，K1吸合，K1-1、K1-2分别接至变压器16V绕组和12V稳压管上。由上可知，在输出电压低时，输人电压也低；输出电压高时，输人电压也高，从而减小V3的功耗。电阻R9和电容C4组成继电器节能电路，可减小C2的功耗。 元器件选择：电路中变压器T选用二次带中心抽头的16V、功率为20OW的变压器。运算放大器选用LM324单源四运算放大器。稳压管VZ1选用4V左右的，VZ2选甲8V，VZ3a和VZ3b分别选用6V和12V的，要求稳压值准确，VZ4选用5.5～5.8V的稳压管。晶体管V1要求β大于150，V3选用大功率NPN晶体管，型号不限，制作中要加足够的散热片。电阻R7选用5V/0.6Ω的水泥电阻。其他元器件按图所示选用即可。
第5章 直流-直流开关型变换器 习题答案
第5章 直流-直流开关型变换器 习题 第1部分：简答题 1.开关器件的导通占空比是如何定义的？直流－直流开关型变换器有哪几种控制方式，各有何特点？其中哪种控制方式最常用，为什么？ 答：导通占空比被定义为开关期间的导通时间占工作周期的比值，即 on s t D T ， 直流－直流开关型变换器有三种控制方式： 1）脉冲宽度调制PWM ，特点为：周期不变，通过改变导通时间来调节占空比。 2）脉冲频率调制PFM ，特点为：导通时间不变，通过改变周期来调节占空比。 3）混合型调制，特点为：导通时间和周期均可改变，来调节占空比。 其中PWM 最常用，因为载波（开关）频率恒定，滤波器设计较容易，且有利于限制器件的开关损耗。 2.画出带LC 滤波的BUCK 电路结构图。并回答下列问题：实用的BUCK 电路中为什么要采用低通滤波器？为什么要接入续流二极管？设计滤波器时，滤波器的转折频率应如何选取，为什么？ 答：带LC 滤波的BUCK 电路结构图如下： 1）实用Buck 电路采用低通滤波器可以滤除高次谐波，使输出电压更接近直流。 2）续流二极管的作用是：当开关VT 断开时，构成续流回路，释放电感储能。 3）滤波器的转折频率fc 应远小于开关频率fs ，以滤除输出电压中的高次谐波。
3.画出BOOST电路结构图，并简述BOOST电路中二极管和电容的作用。 答：BOOST电路结构图如下： 二极管的作用：规定电流方向，隔离输出电压。 电容的作用：在开关断开期间，保持负载电压。 4.简述稳态电路中电感和电容上电压、电流的特点，并分析其物理意义。 答： 1）稳态时，电感上的电压在1个周期上平均值为零，即伏秒平衡。物理意义是: 稳态时电感中磁通在1个周期内净变化量为零。 2)稳态时，电容上的电流在1个周期上平均值为零，即安秒平衡。物理意义是：稳态时电容上电荷在1个周期内净变化量为零。 5.为什么BUCK电路可以看作是直流降压变压器，而BOOST电路可以看作是直流升压变压器？这种变换器与真正的变压器相比有何异同之处？ 答： 1）因为在连续导通模式下，Buck和BOOST电路都可以通过调节占空比D,使变压比Uo/Ud在0～1和大于1的范围内连续调节，因此从变压角度看，可将它们视为直流降压变压器和升压变压器。 2）和真正变压器相比，相同之处在于：Uo/Ud，Io/Id的表达式相同。 不同之处在于：对于Buck电路，尽管平均电流Id与Io之间也符合变压器的变比关系，但id瞬时值不是直流，含有与开关频率有关的脉动量。BOOST电路不能空载工作。
直流直流(DCC)变换
直流直流(DCC)变换
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第四章直流—直流（DC-DC）变换 将大小固定的直流电压变换成大小可调的直流电压的变换称为DC-DC变换，或称直流斩波。直流斩波技术可以用来降压、升压和变阻，已被广泛应用于直流电动机调速、蓄电池充电、开关电源等方面，特别是在电力牵引上，如地铁、城市轻轨、电气机车、无轨电车、电瓶车、电铲车等。这类电动车辆一般均采用恒定直流电源（如蓄电池、不控整流电源）供电，以往采用变阻器来实现电动车的起动、调速和制动，耗电多、效率低、有级调速、运行平稳性差等。采用直流斩波器后，可方便地实现了无级调速、平稳运行，更重要的是比变阻器方式节电（20～30）%，节能效果巨大。此外在AC-DC变换中，还可采用不控整流加直流斩波调压方式替代晶闸管相控整流，以提高变流装置的输入功率因数，减少网侧电流谐波和提高系统动态响应速度。 DC-DC变换器主要有以下几种形式：（1）Buck（降压型）变换器；（2）Boost（升压型）变换器；（3）Boost-Buck（升-降压型）变换器；（4）Cúk变换器；（5）桥式可逆斩波器等。其中Buck和Boost为基本类型变换器，Boost-Buck和Cúk为组合变换器，而桥式可逆斩波器则是Buck变换器的拓展。此外还有复合斩波和多相、多重斩波电路，它们更是基本DC-DC 变换器的组合。 4.1 DC-DC变换的基本控制方式 DC-DC变换是采用一个或多个开关（功率开关器件）将一种直流电压变换为另一种直流电压。当输入直流电压大小恒定时，则可控制开关的通断时间来改变输出直流电压的大小， 这种开关型DC-DC变换器原理及工作波形如图4-1所示。如果开关K导通时间为，关 断时间为，则在输入电压E恒定条件下，控制开关的通、断时间、的相对长短，便可控制输出平均电压U0的大小，实现了无损耗直流调压。从工作波形来看，相当于是一个将恒定直流进行“斩切”输出的过程，故称斩波器。 斩波器有两种基本控制方式：时间比控制和瞬时值控制。 图4-1 DC-DC变换器原理电路及工作波形 (a)原理电路；(b)工作波形 4.1.1 时间比控制 这是DC-DC变换中采用最多的控制方式，它是通过改变斩波器的通、断时间而连续控
直流电路电流、电压和电位的实验研究
实验报告 实验名称|直流电路电流、电压和电位的实验研究姓名：何** 李** 学号：110****/110**** 院系：计算机科学与技术学院 精选
直流电路电流、电压和电位的实验研究 1.实验目的 1）加深对基尔霍夫电流、电压定律的理解。 2）掌握电流、电压参考方向的意义和电位参考点的概念。 3）熟悉直流电源和直流仪表的使用方法。 4）学习直接测量中仪表的误差分析方法。 2.实验仪器 直流稳压电源，指针式、数字式直流电流表，指针式、数字式直流电压表，可调节电位器，导线若干，定值电阻若干等。 3.实验原理 1.基尔霍夫定律： 1）基尔霍夫电流定律：在任意时刻，任意结点上电流的代数和恒等于零。 基尔霍夫电流定律的表达式（KCL方程）：∑I =0。 2）基尔霍夫电压定律：在任意时刻，沿任意回路所有支路电压的代数和恒等于零。 基尔霍夫电压定律的表达式（KVL方程）：∑u =0。 2. 电位 电位常指某点到参考点的电压降。 电位有个很重要的特性就是零电位点。所谓零电位点，是指电路中电位相同的点。 零电位点的特点：零电位点之间电压差等于0。若用导线或电阻将等电位点连接起来其中没有电流通过，不影响电路原来工作状态。 4.实验步骤 1.KCL定律的研究 （1）按图1所示搭建电路。 （2）对a ,b两个结点研究KCL定律。 分别用指针式、数字式直流电流表测量a ,b两个结点的相关电流，将相关数据填入表一，验证该节点电流的代数和是否等于零（∑I =0），并计算测量误差。 图1 KCL的实验电路
2.KVL定律的研究 （1）按图2所示搭建电路。 （2）对整个闭合回路研究KCL定律。 根据电压的参考方向，分别用指针式、数字式直流电流表测量各个电阻上的电压，将相关数据填入表二，验证闭合回路中的所有支路电压的代数和是否等于零（∑u =0），并计算测量误差。 （3）对假想回路研究KCL定律。 在图2所示的电路中选取假想回路cdefgc，回路电流控制在10～20mA。根据电压的参考方向，分别用指针式、数字式直流电流表测量各个电阻上的电压，将相关数据填入表二，验证假想回路中的所有支路电压的代数和是否等于零（∑u =0），并计算测量误差。 图2 KVL的实验电路 5.注意事项 1）根据实验电路给定的原件参数，先计算出实验要求测量的各个参数的理论值，并根据理论值，选择电阻（额定功率和最大电流）、仪表的量程及极性。 2）由于实验提供的所有电源都只能输出功率（不能吸收功率），故设计电路时电源（电压源、电流源）电流只能流出而不能流入。 3）注意电源的正、负极性。熟悉直流稳压、稳流电源的使用。使用时，稳压电源不得短路！稳流电源不得开路！ 4）熟悉直流仪表的使用，注意其量程和极性的选择，学会读取直流数字式仪表和指针式仪表的读数及极性。 精选
电力电子技术第4章 交流-交流变换电路习题和答案K
一、选择题 4-1、（ C ）变流电路是把一种形式的交流变换成另一种形式交流电的电路。 A、交流-直流 B、直流-交流 C、交流-交流 D、直流-直流 4-2、只改变电压、电流大小或对电路的通断进行控制，而不改变频率的电路称为( A)电路。 A、交流电力控制 B、变频 C、交流调压电路 D、交流调功电路 4-3、在单相交-交变频电路中，要改变输出频率，必须改变两组变流器的( A)；要改变输出电压的幅值，就要改变变流电路工作时的( D )。 A、切换频率 B、幅值 C、电压 D、控制角 4-4、交-交变频电路是把电网频率的交流电直接变换成(C)频率的交流电的变流电路。属于(A)变频电路。 A、直接 B、间接 C、可调 D、不可调 4-5、电网频率为50Hz时，对6脉波三相桥式电路而言，交-交变频电路的输出上限频率约为( B )。 A、10Hz B、20Hz C、50Hz D、100Hz 二、填空题 4-1、变频电路有（）变频电路和（）变频电路等形式。交-交；交-直-交 4-2、单相交流调压电路中，由于波形正负半波（），所以不含直流分量和（）谐波。对称；偶次4-3、交流调功电路和交流调压电路的电路形式( )，控制方式( )。相同；不同 4-4、两组变流电路在工作时采取直流可逆调速系统中的（）工作方式，即一组变流电路工作时，封锁另一组变流电路的触发脉冲。无环流 4-5、三相交-交变频电路的接线方式有公共交流母线进线方式和（）联结方式。输出星形 三、问答题 4-1、交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。 交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。 交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。 交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。 4-2、晶闸管相控整流电路和晶闸管交流调压电路在控制上有何区别？ 答：相控整流电路和交流调压电路都是通过控制晶闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。但二者电路结构不同，在控制上也有区别。
第3章直流斩波电路答案
第3章直流斩波电路 填空题： 1.直流斩波电路完成得是直流到________的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是________和________。 3.斩波电路有三种控制方式：________、________和________。 4.升压斩波电路的典型应用有________和________等。 5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为________。 斩波电路电压的输入输出关系相同的有________、________和________。 斩波电路和Zeta斩波电路具有相同的输入输出关系，所不同的是：________的电源电流和负载电流均连续， ________的输入、输出电流均是断续的，但两种电路输出的电压都为________极性的。 8.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第________象限，升压斩波电路能使电动机工作于第________象限，________电路能使电动机工作于第1和第2象限。 9.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第________象限。 10.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个________斩波电路和一个________斩波电路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个________斩波电路并联。
简答题： 11.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。 12.画出升压斩波电路原理图并简述其基本工作原理。 13.试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。 14.试绘制Speic斩波电路和Zeta斩波电路的原理图，并推导其输入输出关系。 15.分析题图3-15a所示的电流可逆斩波电路，并结合题图3-15b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标 明 电 流 方 向。 16.对于题图3-16所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，
电力电子技术课后习题重点(第五章~第七章)
4-4电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？ 在电压型逆变电路中,当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时,电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时,由反馈二极管提供电流通道。 4-8.逆变电路多重化的目的是什么?如何实现?串联多重和并联多重逆变电路备用于什么场合?答:逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高,二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波,还是电流型逆变电路输出的矩形电流波,都含有较多谐波,对负载有不利影响,采用多重逆变电路,可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。 逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来,使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消,就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来,并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。 串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。 并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路的多重化。 在电流型逆变电路中,直流电流极性是一定的,无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时,电流并不反向,依然经电路中的可控开关器件流通,因此不需要并联反馈二极管。 5-1简述图5-la 所示的降压斩波电路工作原理。 答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V 导通一段时间on t 。，由 电源E 向L 、R 、M 供电，在此期间，Uo=E 。然后使V 关断一段时间off t ，此时 电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电，Uo=0。一个周期内的平均电压 0on off E t U t ?=?输出电压小于电源电压,起到降压的作用。 5-2．在图5-1a 所示的降压斩波电路中，已知E=200V ，R=10Ω，L 值微大，E=30V ，T=50μs ，ton=20μs ，计算输出电压平均值U o ，输出电流平均值I o 。解：由于L 值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为 02020080()50 on t U E V T ?===输出电流平均值为 0080305()10 M U E I A R --===5-3．在图5-la 所示的降压斩波电路中，E=100V ，L=lmH ，R=0．5Ω，M E =10V ， 采用脉宽调制控制方式，T=20μs ，当on t =5μs 时，计算输出电压平均值0U ，输出电流平均值 0I ，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。当on t =3μs 时，重新进行上述计算。 解：由题目已知条件可得：
±12V简易直流稳压电源课程设计设计
电工与电子技术课程设计直流稳压电源设计 专业 班级 姓名 指导教师 日期_ __
前言 主要内容: 课题名称与技术要求： 设计课题：串联型晶体管稳压电源 <1>输出直流电压Uo=12V,且连续可调，调节范围±2V <2>最大输出电流Ilm≤200mA <3>稳压系数Sr<10% <4>具有过流保护功能 资料收集与工作过程简介: 在这次课程设计的过程中，我仔细看了课程设计的要求，去逸夫图书馆借了相关的资料，查阅了设计论文的格式样本，比较了各种设计方案的优劣，最终把自己觉得最好的方案的相关参数计算出来。自从上个学期开始，我们就开始学电工，这学期的模电在实际生活中十分有用，在设计过程中我也发现了许多问题，正如参加飞思卡尔设计电路焊板子一样，我还有很多不足之处。通过了对该电路的设计，调试，我学会了用整流变压器，整流二极管，滤波电容以及集成稳压器等元件设计直流稳压电源。 这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
目录 摘要---------------------------------------------------------------------4 设计要求---------------------------------------------------------------6 主要器件选择---------------------------------------------------------9 单元电路设计原理，参数计算------------------------------------12 结论与心得体会-----------------------------------------------------17 参考文献--------------------------------------------------------------18 元器件明细表--------------------------------------------------------19
直流稳压电源电路仿真
直流稳压电源电路仿真 一、实验的目的 1掌握电源电路的仿真设计与分析方法。 2掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。 3 掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法 二、实验的原理 本设计的电源电路是各种电子设备必不可少的组成部分。直流稳压电源通常是由交流电压转变而成的。将交流电压转变成稳定的直流电压，需要经过变压、整流、滤波、稳压四个过程。如图3.8-1 所示。 图3.8-1直流稳压电源原理框图 电源变压器：将同频率的交流电压变换为需要的电压。 整流电路：利用二极管的单向导电特性，将交流电压变换为单向脉动直流电压。 滤波电路：利用电容或电感的储能特性，减小整流电压的脉动程度。 稳压电路：在电源电压波动或负载变化时，保持直流输出电压稳定。 图3.8-2为串联型直流稳压电源电路。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿V o的变化，从而维持输出电压基本不变。 3.8-2串联型直流稳压电源电路 三、虚拟实验仪器及器材 双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管2N2222A、晶体二极四、实验内容与步骤 1．整流滤波电路测试 如下所示，输入电路。连接实验电路。取可调工频电源电压为15.7V，作为整流电路输入电压u2。 图3.8-3 整流滤波测试电路 u，并用示波器观察（1）取R L＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压U L及纹波电压 L u2和u L波形，记入表3.7-1。u2＝15.7V （2）取RL＝240Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表3.7-1。 （3）取RL＝120Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表3.7-1。 表3.7-1
第5章直流-直流变换电路习题
一、问答题 5-1、试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？ 答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（Buck ），升压斩波电路（Boost ），升-降压斩波电路（Buck-Boost ）和库克（Cuk ）斩波电路。 降压斩波电路是输出电压的平均值低于输入电压的变换电路。它主要用于直流稳压电源和直流电机的调速。 升压斩波电路是输出电压的平均值高于输入电压的变换电路。它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。 升-降压变换电路是输出电压的平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。主要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。 库克电路也属升-降压型直流变换电路，但输入端电流波纹小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。 5-2、简述图3-1基本降压斩波电路的工作原理。 输出电压电流波形。 答：0=t 时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压E u =0，负载电流0i 按指数曲线上升。1t t =时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压0u 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。 5-3、根据下图简述升压斩波电路的基本工作原理。（图中设：电感L 、与电容C 足够大） 输出电流波形 答：当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，设充电电流为i 1，L 值很大，i 1基本恒定，同时电容C 向负载供电，C 很大，使电容器电压u 0基本不变，设V 处于通态的时间为t on ，在t on 时间内，电感L 上积蓄的能量为EI 1t on ； 图3-2 基本升压斩波 图3-1基本降压斩波电路
第三章 斩波电路
第三章斩波电路 一、填空题 1.直流斩波电路完成得是直流到________的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是________和________。 3.斩波电路有三种控制方式：________、________和________。 4.升压斩波电路的典型应用有________和________等。 5.升降压斩波电路呈现升压状态的条件为________。 6.斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第________象限，升压斩波电路能使电动机工作于第________象限，________电路能使电动机工作于第1和第2象限。 7.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第________象限。 三、简答题 1.画出降压斩波电路原理图并简述其工作原理。 2.画出升压斩波电路原理图并简述其基本工作原理。 3.试分别简述升降压斩波电路和Cuk斩波电路的基本原理，并比较其异同点。 5.分析题图3-15a所示的电流可逆斩波电路，并结合题图3-15b的波形，绘制出各个阶段电流流通的路径并标明电流方向。 6.对于题图3-16所示的桥式可逆斩波电路，若需使电动机工作于反转电动状态，试分析此时电路的工作情况，并绘制相应的电流流通路径图，同时标明电流流向。 7.多相多重斩波电路有何优点？ 四、计算题 1.在题图3-18所示的降压斩波电 路中，已知E=200V，R=10Ω，L值 极大，E M=30V，T=50μs,t on=20μs, 计算输出电压平均值U o，输出电流 平均值I o。 2.在题图3-19所示的降压 斩波电路中，E=100V， L=1mH，R=0.5Ω，E M=10V， 采用脉宽调制控制方式， T=20μs，当t on=5μs时，
直流稳压电源电路设计
模拟电子技术课程设计报告 题目名称：直流稳压电源电路设计姓名： 学号： 班级： 指导教师： 成绩：
目录 1课程设计任务和要求 2 2方案设计 2 3单元电路设计与参数计算 4 4总原理图及元器件清单9 5安装与调试 11 6性能测试与分析12 7结论与心得14 8参考文献 14
课程设计题目： 直流稳压电源电路设计 一、课程设计任务和要求: 1）用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）。 2）输出可调直流电压，范围：1.5∽15V； 3）输出电流:IOm≥1500mA；（要有电流扩展功能） 4）稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。 二、方案设计： 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图1所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图2所示。 图1稳压电源的组成框图 图二整流与稳压过程波形图 电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。
方案一、单相半波整流电路 半波单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图3、图4所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为：S= =≈1.57，直流成分小，= ≈0.45，变压器利用率低。 图3 单相半波整流电路 图 4 单相半波整流电路电压输出波形图 方案二、单相全波整流电路 使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压=0.9，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。 方案三、单相桥式整流电路 单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。所以综合三种方案的优缺点决定用方案三。
可调直流稳压电源的工作原理
可调直流稳压电源的工 作原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
可调直流稳压电源设计 摘要 可调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制。 关键词：开关稳压电源；开关变压器；高频直流电源 目录
1可调直流稳压电源 可调直流稳压电源的工作原理 参数稳压器在输入交流电压150V-260V时，输出稳压在220V效果效于和高于这个范围，其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制，使310V以下和90V以上的输入电压，调整控制在190V—250V范围，再用参数稳压器进行稳压效果很好。 由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。 直流开关稳压电源的功率小，但能把60-320V的交流电压娈换成+5V，+12V，-12V 的直流电压。+5V电压供给单片微机使用，±12V电压供给控制电路的大功率开关模块使用。 单片微机把取样电路采集到的输入电压数据，分析判断并发出控制信号送到触发电路，控制调节输出电压。 控制执行电路由SSR过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR之间采用RC吸收电路吸收过电压和过电流，使SSR在开关时不会损坏。控制执行电路把 90-310V的输入电压控制在190V-240V范围，再送到参数稳压器进行精确稳压。 参数稳压器由电感和电容组成LC振荡器，振荡频率50HZ。无论市电怎么变化，其振荡频率不会改变，因此输出电压不会变化，稳压精度高。即使输入电压波形失真很大，经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波，因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。
第6章 交流-交流变流电路
第6章 交流-交流变流电路 1. 一调光台灯由单相交流调压电路供电，设该台灯可看作电阻负载，在α=0时输出功率为最大值，试求功率为最大输出功率的80%，50%时的开通角α。 解：α=0时的输出电压最大，为 1021omax )sin 2(1U t d t U U == ?π ωωπ 此时负载电流最大，为 R U R U I 1omax omax == 因此最大输出功率为 R U I U P 21max o max o max == 输出功率为最大输出功率的80%时，有： R U P P 21max o )8.0(8.0== 此时， 1o 8.0U U = 又由 π αππα-+=22sin 1 o U U 解得 α=60.54° 同理，输出功率为最大输出功率的50%时，有： 1o 5.0U U = 又由 π αππα-+=22sin 1o U U α=90° 2．一单相交流调压器，电源为工频220V ，阻感串联作为负载，其中R =0.5Ω，L =2mH 。试求：①开通角α的变化范围；②负载电流的最大有效值；③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；④当α=2 π时，晶闸管电流有效值，晶闸管导通角和电源侧功率因数。 解：①负载阻抗角为：
φ=arctan （R L ω）=arctan （5 .01025023 -???π）=0.89864=51.49° 开通角α的变化范围为： φ≤α<π 即 0.89864≤α<π ③当α=φ时，输出电压最大，负载电流也为最大，此时输出功率最大，为 P omax =R L R R I 2 222max o )(220???? ? ?+=ω=37.532(KW) 功率因数为 6227.098 .27322037532o 1max o =?==I U P λ 实际上，此时的功率因数也就是负载阻抗角的余弦，即 cos ?=0.6227 ④α=2 π时，先计算晶闸管的导通角，由式（4-7）得 sin(2π+θ-0.89864)=sin(2 π-0.89864)?θtan -e 解上式可得晶闸管导通角为： θ=2.375=136.1° 也可由图4-3估计出θ 的值。 此时，晶闸管电流有效值为 ?θ?αθθπcos )2cos(sin 21VT ++-= Z U I =803 .02220?π×89864.0cos )375.289864.0cos(375.2sin 375.2++?-π=123.2(A) 电源侧功率因数为 o 12o I U R I =λ 其中： V T o 2I I ==174.2(A) 于是可得出 3959.02 .1742205.02.1742o 12o =??==I U R I λ 3．交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。 交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。而交流调功电路是
电力电子技术第5章-复习题-答案
第5/10章 直流-直流变换电路 习题与答案 第1部分：填空题 1.直流斩波电路完成的是直流到 另一种直流 的变换。 2.直流斩波电路中最基本的两种电路是 降压（Buck ） 电路和 升压（Boost ） 电路。 3.斩波电路有三种控制方式： 脉宽调制（PWM ）、脉频调制（PFM ） 和 PWM/PFM 混合调制 ，其中最常用的控制方式是：脉宽调制（PWM ） 。 4.脉冲宽度调制的方法是： 开关周期 不变， 开关导通 时间变化，即通过导通占空比的改变来改变变压比，控制输出电压。 5.脉冲频率调制的方法是: 开关导通 时间不变， 开关周期 变化，导通比也能发生变化，达到改变输出电压的目的。该方法的缺点是： 开关频率 的变化范围有限。输出电压、输出电流中的 谐波频率 不固定，不利于滤波器的设计 。 6.降压斩波电路中通常串接较大电感，其目的是使负载电流 平滑 。 7.升压斩波电路使电压升高的原因：电感L 在开关管导通期间将电能转换为磁能储存起来，以实现电压泵升 ，电容C 在开关管导通期间给负载供能以使输出电压连续平滑 。 8.升压斩波电路的典型应用有 直流电动机传动 和 功率因素校正（APFC ） 等。 9.升降压斩波电路和Cuk 斩波电路呈现升压状态的条件是开关器件的导通占空比为 大于0.5小于1 ；呈现降压状态的条件是开关器件的导通占空比为 大于0小于0.5 。 10.设Buck 型DC-DC 变换器工作于CCM 模式，设输入电压U i =10V ，占空比D =0.6，则输出 电压U O ＝ 6V 。 11.设Boost 型DC-DC 变换器工作于CCM 模式，设输入电压U i =12V ，占空比D =0.8，则输出 电压U O ＝ 60V 。 13.开关型DC-DC 变换电路的三个基本元件是 开关管 、 电感 和 电容 。 14. 斩波电路用于拖动直流电动机时，降压斩波电路能使电动机工作于第 1 象限，升压斩 波电路能使电动机工作于第 2 象限，电流可逆 斩波电路能使电动机工作于第1和第2象限。 15.桥式可逆斩波电路用于拖动直流电动机时，可使电动机工作于第 1、2 象限。 16.复合斩波电路中，电流可逆斩波电路可看作一个 降压 斩波电路和一个 升压 斩波电 路的组合；多相多重斩波电路中，3相3重斩波电路相当于3个 降压 斩波电路并联。 第3部分：计算题 1、已知一BUCK 型DC-DC 变换器的输入电压为V U V i 2010≤≤,输出电压U O 为5V ，纹波电压为O O U U %5.0=?，负载电阻的变化范围为：Ω≤≤Ω101L R ，试： 1） 画出BUCK 变换器的主电路图 2） 求工作频率为10KHZ 和50KHZ 下所需临界电感、电容值 3） 选择晶体管的型号规格。 解：1）BUCK 变换器的主电路图如下所示
直流稳压电源电路设计76283
题目 直流稳压电源电路设计 一、设计任务与要求 1．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V ）； 2．输出可调直流电压，范围1.5∽15V ； 3．输出电流I O m ≥1500mA ；（要有电流扩展功能） 4. 稳压系数Sr ≤0.05；具有过流保护功能。 二、方案设计与论证 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图1所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图2所示。 图1 稳压电源的组成框图 图2 整流与稳压过程波形图 电网电压U1 电源 变压器U2 整流电路U3 滤波电路Ui 稳压电路Uo 负载RL
电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。 方案一、单相半波整流电路 半波单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图3、图4所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波 形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为2 2 / 2 1.57 2 2 / U S U π π ==≈；直流成 分小； o U=2 2U π ≈0.45 2 U，变压器利用率低。 图3 单相半波整流电路图4 单相半波整流电路电压输出波形
方案二、单相全波整流电路 使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压o U =0.92U ，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。 方案三、单相桥式整流电路 单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将2 u 的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。 我的选择：综合三种方案的优缺点决定用方案三 三、单元电路设计与参数计算 整流电路采用单相桥式整流电路，电路如图5所示， 图5 单相桥式整流电路
电路(EDA)实训 直流稳压电源
新疆大学 实习（实训）报告 实习（实训）名称：电工电子实习（EDA） 学院： 专业、班级： 指导教师： 报告人： 学号： 时间： 绪论 软件介绍 Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 EDA的应用 EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 9软件就是这方面很好的一个工具。而且Multisim 9计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。 1.设计目的 1.）通过设计实验，全面掌握电路分析的内容,基本原理和概念 2.）掌握元件模型对基本电路进行分析的方法。 3.）通过此实验掌握集成稳压器的基本原理 4.）通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电容、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源； 5.）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。