亮度可连续调节直流斩波电路设计..doc
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课程设计任务书
学生姓名: 专业班级:
指导教师: 朱国荣 工作单位: 自动化学院
题 目: 亮度可连续调节直流斩波电路设计
初始条件:
输入单相220V交流电,50Hz。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1、采用不控整流进行AC/DC转换;
2、负载(灯泡)要求0~50V直流电压,最大负载电流1A;
3、确定变压器的容量和参数;
4、设计主电路,选择主电路的参数;
时间安排:
课程设计时间为两周,将其分为三个阶段。
第一阶段:复习有关知识,阅读课程设计指导书,搞懂原理,并准备收集设计资料,此阶段约占总时间的20%。
第二阶段:根据设计的技术指标要求选择方案,设计计算。约占总时间的40%。
第三阶段:完成设计和文档整理,约占总时间的40%。
指导教师签名: 年 月 日
系主任(或责任教师)签名: 年 月 日
目录
摘要 1
1 总体设计方案 2
2 单元电路工作原理 3
2.1 单相AC/DC桥式整流电路工作原理 3
2.2 直流斩波电路工作原理 4
2.3 控制电路 5
2.4驱动电路 7
3 主电路相关参数设计 8
3.1 变压器参数设计 8
3.2 主电路相关参数设计 8
4 主电路电路设计 10
5 个人总结 11
参考文献 12
摘要
通常所用的电力有交流与直流两种。从公用电网直接得到的电力是交流,从蓄电池和干电池得到的电力是直流。从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求,需要进行电力变换。电力变换通常可分为四大类,即交流变直流()、直流变交流()、直流变直流()和交流变交流()。
针对亮度可连续调节直流斩波电路的设计,我们先将输入的220V,50Hz交流电通过变压器降压,然后再通过单相桥式不可控整流电路将交流点转换成直流电,最后通过直流斩波电路来控制电压大小在0~50V之间,以达到调节灯泡亮度的目的。
关键词:、变压器、单相不可控电路、直流斩波
亮度可连续调节直流斩波电路设计
1 总体设计方案
已知初始条件为输入单相220V交流电,频率为50Hz。主要任务为采用不可控整流进行AC/DC转换,电路负载(灯泡)要求0~50V直流电压,最大负载电流1A。
经分析可得首先要将220V交流电通过变压器转变为合适的值;然后通过不可控整流电路将交流电进行AC/DC转换,将交流电整流成为直流电;最后通过直流斩波电路,使得输出的直流电压在0~50V中变化实现亮度可连续调节。
图 1-1 总体设计框图
2 单元电路工作原理
2.1 单相AC/DC桥式整流电路工作原理
单相桥式整流电路如图所示
图2-1单相桥式整流电路
其工作原理为在的正半周,D、D导通,D、D截止,电流由D→ RL→D4回到下端,在负载R上得到一半波整流电压。在的负半周,D、D截止,D、D导通,电流由下端经D→ RL→D4回到上端,在负载上得到另一半波整流电压
流过每个二极管的平均电流为
每个二极管所承受的最高反向电压为
2.2 直流斩波电路工作原理
直流降压斩波主电路如图2-2所示:
图2-2直流斩波主电路图
工作原理:通过用控制电路和驱动电路来控制IGBT的通断,当t=0时,驱动IGBT导通,电源E向负载供电,负载电压=E,负载电流按指数曲线上升。电路工作时波形图如图2-3所示:
图2-3 降压斩波波形图
当时刻,控制IGBT关断,负载电流经二极管续流,负载电压近似为零,负载电流指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小,故串联L值较大的电感。
至一个周期T结束,再驱动IGBT导通,重复上一周期的过程。当电力工作于稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等,负载电压的平均值为:
为IGBT处于通态的时间;为处于断态的时间;T为开关周期;α为导通占空比。
通过调节占空比α使输出到负载的电压平均值最大为E,若减小占空比α,则随之减小。由此可知,输出到负载的电压平均值最大为,若减小占空比α,则随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。
2.3 控制电路
经查阅资料可知斩波电路有三种控制方式:
(1)脉冲宽度调制(PWM):开关周期T不变,改变开关导通时间。
(2)频率调制:开关导通时间不变,改变开关周期T。
(3)混合型:开关导通时间和开关周期T都可调,改变占空比。
本次设计中采用脉宽调制的方法,开关选用全控型器件IGBT。它集中了电力MOSFET和
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