实 验 指 导 书
实验项目： 直流斩波电路（Buck-Boost变换器） 所属课程: 电力电子技术基础 课程代码: EE303 面向专业: 电气工程 学院(系): 电气工程系 实 验 室: 电气工程与自动化 代号: 03010
2010年 4月 27 日
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、实验主要仪器设备：
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
1
四、实验示意图： 5V212223211+45RS断11+通35+4LCC02012C59+1198313R43RL62722RRSLV5811+63通断S断T V67 5 11通4341+C3C45551851L76221R141断1P1 RS c cV通2
路电TSOOB-KCUB 5—5图
五、实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式：
直流斩波器是利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低，则称为降压式(Buck )直流斩波器，若其输出电压较输入之电源电压高，则称为升压式(Boost) 直流斩波器。最常见的改变方式为 1.周期T固定，导通时间Ton改变，称脉波宽度调变(Pulse-width Modulation PWM)。 2.导通时间Ton固定，周期T改变，称频率调变(Frequency Modulation FM)。 3.周期T及导通时间Ton 同时改变，即波宽调变及频率调变混合使用。 在实际应用中，因直流斩波器常需在负载端接上滤波电感及滤波电容，若频率改变过大对电感及电容影响大，因此多数采用脉波宽度调变。 输出电压和输入电压之间的关系为：
U0=-UI[D/(1-D)]
占空比D=Ton/T，T=Ton+Toff，D<1
当D>1-D或者D<0.5时，除极性相反外，输出电压大于输入电压，即为极性反转式升压型开关稳压电源；当D<1-D 或者D<0.5时，除极性相反外，输出电压小于输入电压，即为极性反转式降压型开关稳压电源。 .
六、实验数据记录：
9．测出M=VO/VS与占空比D的函数关系 VS =14.8V （1）L=1.6mH D 0.23 V0(V) M （2）L=3.2mH D 0.23 V0(V) M
3
0.38 0.5 0.53 -17.0 1.14 0.69 -28.0 1.89 0.85 -41.7 2.81 -6.46 0.436 -11.55 -15.0 0.78 1.0 0.38 -8.4 0.56 0.5 -12.7 0.85 0.53 -15.0 1.0 0.69 -26.0 1.76 0.85 -39.0 2.64 -4.8 0.32
七、实验结果的计算及曲线：
电感L=1.6mH，电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D=0.615
L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的iL、VL波形
L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的Vbe、Vce波形
L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的iC、iD波形
4
L=1.6mH，连续与不连续临界工作状态时的VD波形
L=1.6mH,连续工作状态时的VL、iL波形
L=1.6mH,连续工作状态时的Vbe、Vce波形
5
L=1.6mH,连续工作状态时的iC、iD波形
L=1.6mH,连续工作状态时的VD波形
L=1.6mH,不连续工作状态时的VL、iL波形
6
L=1.6mH,不连续工作状态时的Vbe、Vce波形
L=1.6mH,不连续工作状态时的iC、iD波形
L=1.6mH,不连续工作状态时的VD波形
7
电感L=3.2mH，电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D=0.461
L=3.2mH，连续与不连续临界工作状态时的VL、iL波形
L=3.2mH，连续与不连续临界工作状态时的Vbe、Vce波形
8
L=3.2mH，连续与不连续临界工作状态时的iC、iD波形
L=3.2mH，连续与不连续临界工作状态时的VD波形
L=3.2mH，连续工作状态时的VL、iL波形
9
L=3.2mH，连续工作状态时的Vbe、Vce波形
L=3.2mH，连续工作状态时的iC、iD波形
L=3.2mH，连续工作状态时的VD波形
10
L=3.2mH，不连续工作状态时的VL、iL波形
L=3.2mH，不连续工作状态时的Vbe、Vce波形
L=3.2mH，不连续工作状态时的iC、iD波形
11
L=3.2mH，不连续工作状态时的VD波形
没有输入滤波时，电源电流波形
有输入滤波时，电源电流波形
12
没有输出滤波时，输出电流波形
有输出滤波时，输出电流波形
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L=1.6mL时M=f(D)曲线
M=f(D)32.521.5M10.5000.10.20.30.40.5D0.60.70.80.91
L=1.6mL时M=f(D)曲线
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M=f(D)32.521.5M10.5000.10.20.30.40.5D0.60.70.80.91
八、对实验结果实验中某些现象的分析讨论：
1.试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。 降压/升压变换器主要有以下特点：
（1） 降压/升压变换器工作在不连续模式，其输入电流和输出电流都经过斩波，是
不连续的。
（2） 它只有一路输出，且输出与输入不隔离。其中的升压式输出不能低于输入电压，
即使关断功率开关管，输出电压也仅等于输入电压（忽略整流二极管压降）。 （3） 降压/升压变换器的输出电压表达式为：
U0=-UI[D/(1-D)]
（4） 输出电压的极性总是与输入电压的极性相反，但电压幅度可以较大，也可以较
小。
2.试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？
在输入回路中加入滤波电路，可以改善电源输入电流波形，减少对电源的干扰。
但在输出回路中加滤波电路时效果不如前者，原因是在工作电路中已存在电容C2，故对改善输出电流效果不大。 九、实验方法指示及注意事项：
1 ．检查PWM信号发生器与驱动电路工作是否正常
2．电感L=1.6mH，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
3．L=1.6mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形 4．L=1.6mH,测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形 5．L=1.6mH,测出不连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形 6．L=3.2mH，iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试 7．L=3.2mH，测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形 8．L=3.2mH，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 VS =14.8V 10．输入滤波器功能测试 11．输出滤波器功能测试 十、尚存在待解决的问题：
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十一、对同学的要求：
1．分别在L=1.6mH与3.2mH条件下,列出iL连续与不连续临界状态时的占空比D。 2．画出不同L，连续与断续时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形。
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。
4．试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。 5．试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？ 6．实验的收获、体会与改进意见。
十二、参考文献：
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