降壓直流斬波電路實驗裝置

① 直流低壓升高壓小製作怎麼做

背景技術：

目前直流斬波電路主要有Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk四種電路，都是利用電感電流不突變，或者電容電壓不能突變的原理實現升降壓。Buck稱為降壓斬波電路，能夠實現將輸入直流電壓變換為比輸入電壓更低的輸出電壓；Boost稱為升壓斬波電路，能夠實現將輸入直流電壓變換為比輸入電壓更高的輸出電壓；Buck-Boost稱為降壓升壓斬波電路，能夠實現將輸入直流電壓變換為比輸入電壓高或者比輸入電壓低的輸出電壓；Cuk稱為丘克電路，變換功能與Buck-Boost相似。這四種電路都涉及了電力電子元件的占空比控制，但是如果僅僅採用有電子元器件組成的電力電子元件驅動電路，這種驅動電路的元器件會相當多，而且電路對這些元器件的要求會很高，調節很不方便。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了解決現有直流斬波電路存在的上述問題，提出一種結構簡單可靠、調節方便的由單片機控制的直流升降壓電路，由單片機PWM驅動構成驅動電路來實現升降壓。

為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案：直流電源的正極從左至右依次串聯第一電感、第二電容、第二電感和第三電容，第三電容接直流電源的負極，第三電容與負載並聯，第一MOSFET場效應管的漏極接第一電感的右側節點，第一MOSFET場效應管的源極接地，第二MOSFET場效應管的漏極接第二電容的右側節點，第二MOSFET場效應管的源極接地，第一電感的左側節點依次串聯第一電阻、第一光耦的輸出端、第三電阻的一端，第三電阻的另一端接第一MOSFET場效應管的柵極，第一電感的左側節點還依次串聯第二電阻、第二光耦的輸出端、第四電阻的一端，第四電阻的另一端接第二MOSFET場效應管的柵極，單片機通過不同控制埠分別連接第一光耦的輸入端和第二光耦的輸入端。

進一步地，第一MOSFET場效應管的漏極和源極之間反向並聯第二二極體，第二MOSFET場效應管的漏極和源極之間反向並聯第四二極體。

更進一步地，單片機控制第一MOSFET場效應管和第二MOSFET場效應管關閉或導通，第一MOSFET場效應管和第二MOSFET場效應管各自的一次導通與一次關閉組成一個運轉周期，導通時間與運轉周期的比值為占空比。

本實用新型採用上述技術方案後具有的有益效果是：本實用新型能通過單片機直接、方便地控制輸出電壓的大小，不僅能夠簡化了電路結構，而且能夠實現電路輸出電壓的智能化調節和控制。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，本實用新型包括直流電源E和與直流電源E並聯的第一電解電容C1，直流電源E的正極從左至右依次地串聯第一電感L1、第二電容C2、第二電感L2和第三電容C3，第三電容C3接直流電源E的負極，直流電源E的負極與地GND相接。第三電容C3與負載電機Motor並聯。

第一電感L1的左側節點依次串聯第一電阻R1、第一光耦U1的輸出端、第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接到第一MOSFET場效應管D1的柵極。第一電感L1的左側節點還依次串聯第二電阻R2、第二光耦U2的輸出端、第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端接到第二MOSFET場效應管D3的柵極。第一MOSFET場效應管D1的漏極連接第一電感L1的右側節點，第一MOSFET場效應管D1的源極接地GND，即第一MOSFET場效應管D1的漏極和源極跨接在第一電感L1的右側節點和地GND之間，第一MOSFET場效應管D1的漏極和源極之間反向並聯第二二極體D2，第二二極體D2也跨接在第一電感L1的右側節點和地GND之間。第二MOSFET場效應管D3的漏極連接第二電容C2的右側節點，第二MOSFET場效應管D3的源極接地GND，即第二MOSFET場效應管D3的漏極和源極跨接在第二電容C2的右側節點和地GND之間，第二MOSFET場效應管D3的漏極和源極之間反向並聯第四二極體D4，第四二極體D4也跨接在第二電容C2的右側節點和地GND之間。

單片機通過不同控制埠分別連接第一光耦U1和第二光耦U2的輸入端，單片機通過第一光耦U1和第二光耦U2輸出電信號，分別控制第一MOSFET場效應管D1和第二MOSFET場效應管D3的關閉或導通。第一MOSFET場效應管D1和第二MOSFET場效應管D3各自的的一次導通與一次關閉組成一個運轉周期，導通時間與運轉周期的比值為占空比。

當單片機控制第一MOSFET場效應管D1關閉期間，同時控制第二MOSFET場效應管D3導通，經第一電感L1的電流i1給第二電容C2充電，電流又經第二MOSFET場效應管D3流向地GND，第二電容C2兩端的電壓需要慢慢建立起來。當單片機控制第一MOSFET場效應管D1導通期間，單片機同時控制第二MOSFET場效應管D3關閉，直流電源E通過電流i1給第一電感L1充電，同時第二電容C2放電，第二電感L2通過電流i2存儲第二電容C2放出的電能。當單片機控制第一MOSFET場效應管D1和第二MOSFET場效應管D3的導通和關閉輪流切換時，只要保證導通和關閉這兩種狀態的運轉周期短，第二電感L2的電流i2最後將在某個值附近微小波動，電流i2流經負載電機Motor，使得負載電機Motor獲得電壓上負下正的電壓，通過第二電容C2濾波後，負載電機Motor的電壓基本沒有波動，從而使得電流i2的波動基本消除，從而使得電流i2穩定為某一個數值。

當單片機控制第一MOSFET場效應管D1占空比較大時，直流電源E放出的能量較多，最後使得電流i2較大，則使得負載電機Motor電壓較大，甚至可以大於直流電源E的電壓。當單片機控制第一MOSFET場效應管D1的占空比較小時，直流電源E放出的能量較少，最後使得電流i2較小，則使得負載電壓較小，電路實現了輸出電壓的升降壓作用。由此，通過單片機直接控制輸出電壓的大小，能方便的控制輸出電壓的大小，不僅能夠實現斬波電路驅動電路簡化，而且能夠實現電路輸出電壓的智能化控制。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。

② 直流斬波電路的工作原理是什麼有哪些結構形式和主要元器件

在原有的直流信號基礎上（示波器顯示為一條水平直線），用一個電子開關按一定頻率不斷開關，這樣的話，原有的直流波形就成了一個類似方波的東西，相當於原來的直線被斬成了很多段.

最簡單的斬波就是在直流通路上，加一個電子開關，用三極體，場效應管都可以。

但是控制電子開關的信號，一般都要靠其他電路來提供，比如方波發生器，單片機等等。

直接將直流變成直流的情況，不包括直流-交流-直流的情況；直流斬波電路的種類很多，包括6種基本斬波電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路，Cuk斬波電路，Sepic斬波電路，Zeta斬波電路，前兩種是最基本電路。

(2)降壓直流斬波電路實驗裝置擴展閱讀：

用斬波器實現直流變換的基本思想是通過對電力電子開關器件的快速通、斷控制把恆定的直流電壓或電流斬切成一系列的脈沖電壓或電流，在一定濾波的條件下，在負載上可以獲得平均值可小於或大於電源的電壓或電流。

如果改變開關器件通、斷的動作頻率，或改變開關器件通、斷的時間比例，就可以改變這一脈沖序列的脈沖寬度，以實現輸出電壓、電流平均值的調節。

在大多中小容量的直流調速控制系統中，一般採用調節直流電動機電樞電壓達到調速目的。常用的調速方案有兩種：一是採用可控整流電路（如晶閘管整流電路）得到可以調節的直流電壓供給電動機；另一種則是用不可控整流電路得到恆定的直流電壓，再通過直流斬波的方式進行調壓。

③ 我們在做一個課程設計，關於直流斬波電路的，由於本人知識有限，特請教高手

TDC-1型學習機是為了配合高等工科院校及高等專科技術學校的「電力電子」或「半導體變流技術」等課程中的直流斬波電路實驗並根據當今電力電子技術的發展方向及應用而設計的新型實驗裝置。該學習機面板上畫有原理圖。各測試點均裝有測試探頭可以鉤住的端子。測試電壓及波形十分方便。使學生在實驗課中安全、方便、直觀地觀察到各種電壓、電流的波形及數據。學生實驗可以更加深入了解直流斬波電路的工作原理及其典型的應用電路。

▲ 技術性能
1． 電源：主迴路電源 60/30V 直流電源。
控制迴路電源 DC±15V/0.5A。
隔離驅動電源 DC+15V/0.5A。
2． 控制電路採用典型PWM電路，性能可靠。
3． 驅動電路採用快速光耦隔離。
4． 功率輸出採用功率MOSFET。
5． 多種保護：主迴路過壓保護。
輸出瞬時/平均值過流雙重保護。
聲光雙重報警。
過壓/過流模擬。
6． 負載： 阻性/感性 DC Umax=60V。
DC Imax=0.5A。
DC Pmax=30W。
可接白熾燈指示（0.1A）。