实验五Buck- Boost变换器研究l 验目 (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 二.实验线 V 2 67 ○8 迺断 断 13 15 +15V +15V 图4-21Buck- Boost电路原理图 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,测出电感电流讧处于连续与不连续临界状态时的占空比τ,并与理论值相比较 (3)将电感L增大一倍,测出i处于连续与不连续临界状态时的占空比r,并与理论值相比较。 (4)测出连续与不连续工作状态时的be、be、D、Ll、i、i、i等波形。 (5)测出直流电压增益M=O/与占空比r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i影响。 四.实验设备和仪器 (1)MCL现代运动控制技术实验台主控屏 (2)直流斩波及开关电源组件挂箱组件挂箱 (3)数字式万用表。 (4)双踪记忆示波器
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．实验线路 图4-21 Buck-Boost电路原理图 三．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τ，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τ，并与理论值相比较。 （4）测出连续与不连续工作状态时的Ube、Uce、UD、UL、iL、iC、iD等波形。 （5）测出直流电压增益M=UO/US与占空比τ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。 四．实验设备和仪器 （1）MCL现代运动控制技术实验台主控屏。 （2）直流斩波及开关电源组件挂箱组件挂箱。 （3）数字式万用表。 （4）双踪记忆示波器
五.思考题 试分析连续工作状态时,输出电压V0由哪个参数决定?当断续工作状态时,D0又由哪些参数决定? 六.实验方法 1、实验单元检查 检査PM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=1.6m,电感电流处于连续与不连续临界状态时的占空比r测试 将16与18端、21与4端、22与5端、19与6端、1与4端、9与12端相连,即按照以下表格连线。 合上开关S1与S2、S3、S4,用示波器观察7与13端(即讧)之间波形,然后调节RP1使处于连续与不连续的临界状态,记录这时 候的占空比r与工作周期T。 3、临界工作状态时电压、电流波形测定 L=1.6m,测出处于连续与不连续临界工作状态时的Ube、Lee、UD、i、i、i等波形。调节RP1,使讧处于连 续与不连续临界工作状态,用示波器测出GTR基-射极电压be与集射极电压e:二极管V阴极与阳极之间电压∽D 电感L3两端电压U:电感电流:三极管集电极电流iC以及二极管电流i等波形。 4、电流连续时电压、电流波形测定 L=1.6mH,测出连续工作状态时的Ube、le、UD、i、i、i等波形,调节RP1,使讥处于连续工作状态,用双 踪示波器观察上述波形。 5、电流断续时电压、电流波形测定 L=1.6mH,测出不连续工作状态时的be、le、D、il、iC、m等波形,调节RPl,使i处于不连续工作状态,用双踪示波器观察上 述波形 6、临界工作状态时占空比的测定 L=1.6mH,处于连续与不连续临界状态时,τ测试占空比。将开关S2断开,观察礼波形,调节RP1,使礼处于连续与不连续的临」 界状态,记录这时候的占空比r与工作周期T。 7、电流连续时占空比的测定 L=3.2mH,测出连续工作状态时的{be、le、UD、礼、i、i等波形。调节RP1,使i处于连续工作状态,测试方法同前。 8、电流断续时占空比的测定 L=3.2mH,测出不连续工作状态时的bbe、le、U、i、iC、i等波形。 9、M=D0/5与占空比r的函数关系的测定 (1)L=1.6m,占空比r从最小到最大范围内,测试5~6个r数据,以及与此对应的输出电压VO
五．思考题 试分析连续工作状态时，输出电压VO由哪个参数决定？当断续工作状态时，UO又由哪些参数决定？ 六．实验方法 1、实验单元检查 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=1.6mH，电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比τ测试 将16与18端、21与4端、22与5端、19与6端、1与4端、9与12端相连，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端（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τ与工作周期T。 3、临界工作状态时电压、电流波形测定 L=1.6mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的Ube、Uce、UD、iL、iC、iD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Ube与集射极电压Uce；二极管VD阴极与阳极之间电压UD； 电感L3两端电压UL；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、电流连续时电压、电流波形测定 L=1.6mH，测出连续工作状态时的Ube、Uce、UD、iL、iC、iD等波形，调节RP1，使iL处于连续工作状态，用双 踪示波器观察上述波形。 5、电流断续时电压、电流波形测定 L=1.6mH,测出不连续工作状态时的Ube、Uce、UD、iL、iC、iD等波形，调节RP1，使iL处于不连续工作状态，用双踪示波器观察上 述波形。 6、临界工作状态时占空比的测定 L=1.6mH，iL处于连续与不连续临界状态时，τ测试占空比。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τ与工作周期T。 7、电流连续时占空比的测定 L=3.2mH，测出连续工作状态时的Ube、Uce、UD、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、电流断续时占空比的测定 L=3.2mH，测出不连续工作状态时的Ube、Uce、UD、iL、iC、iD等波形。 9、M=UO/US与占空比τ的函数关系的测定 （1）L=1.6mH，占空比τ 从最小到最大范围内，测试5～6个τ数据，以及与此对应的输出电压VO。 τ Uo（V）
(2)L=3.2mH,测试方法同上 Lo (v) 10.输入、输出滤波器功能测试 有与没有输入滤波器时,电源电流(即15~14两端)波形测试。 有与没有输出滤波器时,输出电流纹波测试 七.实验报告 (1)分别在L=1.6mH与3.2m条件下,列出讧连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。理论上让连续与断续的临界 条件为rLC=(1-τ)2/2,式中τLC=/RT为连续与断续临界状态时的临界时间常数,负载电阻R=300Ω,工作周期T按实测数据。 (2)画出不同L,连续与断续时的Ube、le、UD、i、i、等波形,并与理论上的正确波形相比较。 (3)根据不同的L值,按所测的τ,D0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=r/ (1-r),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
（2）L=3.2mH，测试方法同上。 τ Uo（V） 10．输入、输出滤波器功能测试 有与没有输入滤波器时，电源电流（即15～14两端）波形测试。 有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试。 七．实验报告 （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,并与理论值相比较。理论上iL连续与断续的临界 条件为τLC=（1-τ）2/2，式中τLC=L/RT为连续与断续临界状态时的临界时间常数，负载电阻R=300Ω，工作周期T按实测数据。 （2）画出不同L，连续与断续时的Ube、Uce、UD、iL、iC、iD等波形，并与理论上的正确波形相比较。 （3）根据不同的L值，按所测的τ，UO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= τ/ （1-τ），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