PWM直流斩波电路分析及测试.docx
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PWM直流斩波电路分析及测试
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iL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iL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Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形。
5.测出直流电压增益M=VO/VS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iS与输出电流iO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iL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。
16
18
21
4
22
5
19
6
1
4
9
12
合上开关S1与S2、S3、S4,用示波器观察“7”与“13”(即iL)之间波形,然后调节RP1使iL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Vbe(“5”~“6”)、Vce(“4”~“6”)、VD(“9”~“8”)、iL(“7”~“13”)、iC(“6”~“7”)、iD(“8”~“7”)等波形
调节RP1,使iL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Vbe与集-射极电压Vce;二极管VD阴极与阳极之间电压VD;电感L3两端电压VL;电感电流iL;三极管集电极电流iC以及二极管电流iD等波形。
4.L=1.48mH,测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1左旋到底,使iL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Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1右旋到底,使iL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,iL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iL波形,调节RP1,使iL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Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1,使iL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Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
9.测出M=VO/VS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VO。
(占空比D用示波器观察,VO、VS用万用表测量,Vs(Vcc~“14”)、Vo(“12”~“15”)【红色为临界时的数值】
D
0.18
0.34
0.41
0.53
0.60
0.68
0.71
0.75
0.83
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
-2.230
-2.300
(2)L=3.07mH,测试方法同上。
D
0.16
0.23
0.37
0.45
0.50
0.60
0.68
0.75
0.83
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
-0.612
-0.839
-0.989
-1.123
-1.279
-1.797
-2.077
-2.256
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S1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iL连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。
L=1.48mH:
D=0.68,T=133us,R=300Ω。
理论τLC=(1-D)²/2=0.0512;实际τLC=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τLC=L/RT=0.0741。
2.画出不同L,连续、临界与断续时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形。
(1-1)L=1.48mH时,iL临界:
VbeVceVD
iLiCiD
(1-2)L=1.48mH时,iL连续:
VbeVceVD
iLiCiD
(1-3)L=1.48mH时,iL断续:
VbeVceVD
iLiCiD
(2-1)L=3.07mH时,iL临界:
iL
(2-2)L=3.07mH时,iL连续:
VbeVceVD
iLiCiD
(2-3)L=3.07mH时,iL断续:
VbeVceVD
iLiCiD
3.根据不同的L值,按所测的D,VO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。
(1)L=1.48mH【红色为临界时的数值】
D
0.18
0.34
0.41
0.53
0.60
0.68
0.71
0.75
0.83
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
(2)L=3.07mH
D
0.16
0.23
0.37
0.45
0.50
0.60
0.68
0.75
0.83
Vo(V)
-6.15
-9.18
-12.58
-14.83
-16.84
-19.19
-26.96
-31.16
-33.84
|M|=|Vo/Vs|
0.41
0.612
0.839
0.989
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。
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- PWM 直流 电路 分析 测试