PWM直流斩波电路分析及测试.doc

实验四 PWM直流斩波电路分析及测试一实验目的1掌握BuckBoost变换器的工作原理、特点与电路组成。2熟悉BuckBoost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。3掌握BuckBoost变换器的调试方法。二实验内容1连接实验线路，构成一个实用的BuckBoost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1MCL-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 1821422519614912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。3L=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。4L=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。5L=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。6L=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。7L=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。8L=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56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】D0.180.340.410.530.600.680.710.750.83Vo（V）-8.32-15.43-18.82-22.26-25.24-29.06-29.91-33.45-33.50M=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。D0.160.230.370.450.500.600.680.750.83Vo（V）-6.15-9.18-12.58-14.83-16.84-19.19-26.96-31.16-33.84M=Vo/Vs-0.410-0.612-0.839-0.989-1.123-1.279-1.797-2.077-2.25610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1514两端）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=300。理论LC=（1-D）/2=0.0512；实际LC=L/RT=0.0371。L=3.07mH：D=0.60，T=133us，R=300。理论LC=（1-D）/2=0.0800；实际LC=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：Vbe Vce VD iL iC iD （1-2）L=1.48mH时，iL连续：Vbe Vce VD iL iC iD （1-3）L=1.48mH时，iL断续：Vbe Vce VD iL iC iD （2-1）L=3.07mH时，iL临界：iL（2-2）L=3.07mH时，iL连续：Vbe Vce VD iL iC iD （2-3）L=3.07mH时，iL断续：Vbe Vce VD iL iC iD 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】D0.180.340.410.530.600.680.710.750.83Vo（V）-8.32-15.43-18.82-22.26-25.24-29.06-29.91-33.45-33.50|M|=|Vo/Vs|0.5551.0291.2551.4841.6831.9371.9942.232.3（2）L=3.07mHD0.160.230.370.450.500.600.680.750.83Vo（V）-6.15-9.18-12.58-14.83-16.84-19.19-26.96-31.16-33.84|M|=|Vo/Vs|0.410.6120.8390.9891.1231.2791.7972.0772.2564 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。