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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