实验四PWM直流斩波电路分析及测试
一.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。
二.实验容
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i L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i L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V be、V ce、V D、V L、i L、i C、i D等波形。
5.测出直流电压增益M=V O/V S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i S与输出电流i O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i L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,
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i L)之间波形,然后调节RP1使i L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V be (“5”~“6”)、V ce(“4”~“6”)、V D(“9”~
“8”)、i L(“7”~“13”)、i C(“6”~“7”)、i D(“8”~“7”)等波形
调节RP1,使i L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V be与集-射极电压V ce;二极管VD阴极与阳极之间电压V D;电感L3两端电压V L;电感电流i L;三极管集电极电流i C以及二极管电流i D等波形。
4.L=1.48mH,测出连续工作状态时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
调节RP1左旋到底,使i L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V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
调节RP1右旋到底,使i L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,i L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i L波形,调节RP1,使i L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V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
调节RP1,使i L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V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形
9.测出M=V O/V S与占空比D的函数关系
(1)L=1.48mH,占空比D 从最小到最大围,测试5~6个D数据,以及与此对应的输出电压V O 。(占空比D用示波器观察, V O、V S用万用表测量,V s(V cc ~“14”)、V o(“12”~“15”)【红色为临界时的数值】
(2)L=3.07mH,测试方法同上。
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i L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τ
=L/RT=0.0371。
LC
L=3.07mH:D=0.60,T=133us,R=300Ω。理论τLC=(1-D)2/2=0.0800;实际τ
=L/RT=0.0741。
LC
2.画出不同L,连续、临界与断续时的V be、V ce、V D、i L、i C、i D等波形。
(1-1)L=1.48mH时,i L临界:
V be V ce V D
i L i C i D
(1-2)L=1.48mH时,i L连续:
V be V ce V D
i L i C i D
(1-3)L=1.48mH时,i L断续:
V be V ce V D
i L i C i D
(2-1)L=3.07mH时,i L临界:
i L
(2-2)L=3.07mH时,i L连续:
V be V ce V D
i L i C i D
(2-3)L=3.07mH时,i L断续:
V be V ce V D
i L i C i D
3.根据不同的L值,按所测的D,V O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】
(2)L=3.07mH
4.试对Buck-Boost 变换器的优缺点作一评述。
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/V s|
0.555
1.029
1.255
1.484
1.683
1.937
1.994
2.23
2.3
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/V s|
0.41
0.612
0.839
0.989
1.123
1.279
1.797
2.077
2.256