一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，包括电源电路、数字驱动电路和主电路，所述电源电路连接外部电源输入，用于为数字驱动电路供电；所述数字驱动电路连接外部信号源输入，用于为主电路提供降压、升压或升降压功能对应的驱动信号；所述主电路包括转换开关以及降压、升压、升降压复合斩波电路，主电路用于根据转换开关的通道选择状态进行降压、升压、升降压斩波电路之间的切换，还用于根据驱动信号运行对应功能的斩波电路。本发明专利技术能够实现数字控制、具有便携性、电路结构紧凑、多电路复合且可灵活转换、演示直观的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置


[0001]本专利技术涉及教学设备
，更具体地，涉及一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置。

技术介绍

[0002]在电力电子技术教学场景中，降压斩波电路（ Buck 电路）、升压斩波电路（ Boost 电路）以及升降压斩波电路（ Buck
‑
Boost 电路）都是学生需要掌握的基本电力变换电路。三种电路的基本原理结构如图 1~图 3 所示。
[0003]为了实现这些电路的实验操作演示过程，相关科教仪器设备公司设计了一些实验电路。但是设计的实验电路，一般是基于 PWM 芯片 SG3525 等的模拟控制电路，而且 Buck 电路、Boost 电路、Buck
‑
Boost 等各个电路各自独立控制，因此整个实验装置体积比较大，同时实验电路要运行还需要输入电源、控制电源、负载等，使得实验电路比较复杂。另外，这些实验装置，其器件和电路往往置于箱子之中，学生能够看到的只是电路图，学生对实际电路缺乏直观感性认识。
[0004]目前，基于单片机、FPGA、DSP 等数字电路控制是电力电子电路控制的发展趋势，提高学生的动手能力、创新能力，提高课程的高阶性等是新的课堂教学质量要求；而线上线下混合式教学、理实一体化教学、综合性创新实验等是实现这些新要求的有效手段。这就需要开发一种能够实现数字控制的、便携的、紧凑的、多电路复合的、直观的实验装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其能够实现数字控制、具有便携性、电路结构紧凑、多电路复合且可灵活转换、教学演示直观的优点。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，包括电源电路、数字驱动电路和主电路，所述电源电路连接外部电源输入，用于为数字驱动电路供电；所述数字驱动电路连接外部信号源输入，用于为主电路提供降压、升压或升降压功能对应的驱动信号；所述主电路包括转换开关以及降压、升压、升降压复合斩波电路，主电路用于根据转换开关的通道选择状态进行降压、升压、升降压斩波电路之间的切换，还用于根据驱动信号运行对应功能的斩波电路。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0008]优选的，在所述主电路中，所述转换开关包括选择开关S1~S6，所述选择开关S1~S6各设有两个可选档位；所述降压、升压、升降压复合斩波电路包括可控开关管Q1、可控开关管Q2、电感L1、第一整流单元D1/D2、第二整流单元D3/D4、第三整流单元D5/D6和储能电容
CE3/CE4；电源输入端正极依次串联电感L1、选择开关S2的升压档位、正偏的第二整流单元D3/D4、储能电容CE3/CE4、选择开关S5的升压/降压档位、可控开关管Q2后接地，电源输入端负极接地，储能电容CE3/CE4的两端作为电压输出端；选择开关S2的降压/升降压档位将第二整流单元D3/D4两端短接，选择开关S5的升降压档位悬空，所述选择开关S6的升压档位将可控开关管Q2的电流通道两端短接，选择开关S6的降压/升降压档位悬空，可控开关管Q2的控制端连接数字驱动电路输出的降压/升降压驱动信号；选择开关S1的升降压档位一端连接电源输入端正极、其另一端连接反偏的第一整流单元D1/D2，第一整流单元D1/D2的阳极连接储能电容CE3/CE4与选择开关S5的公共端；第三整流单元D5/D6反偏设置，第三整流单元D5/D6的阴极连接电源输入端正极、其阳极串联选择开关S4的降压档位后连接可控开关管Q2与选择开关S5的公共端，选择开关S4的升压/升降压档位悬空；可控开关管Q1的控制端连接数字驱动电路输出的升压驱动信号，可控开关管Q1的电流输入端连接电感L1与选择开关S2的公共端、可控开关管Q1的电流输出端连接可控开关管Q2与选择开关S5的公共端；所述选择开关S3的升降压档位将可控开关管Q1的电流通道两端短接，选择开关S3的升压/降压档位悬空。
[0009]优选的，可控开关管Q1的控制端设有下拉电阻R2；可控开关管Q2的控制端设有下拉电阻R1。
[0010]优选的，所述降压、升压、升降压复合斩波电路还包括滤波电容CE1/CE2，所述滤波电容CE1/CE2与电源输入端并联。
[0011]优选的，电源电路包括级联的第一级转换电路和第二级转换电路，所述第一级转换电路用于将电源输入端引入的外部直流电转化为第一级转换电压，所述第二级转换电路用于将所述第一级转换电压转化为第二级转换电压。
[0012]优选的，所述第一级转换电路包括电源管理芯片U1、电感L2、整流管D7、滤波电容CE5、电容C7和电阻R15~R16，所述电源管理芯片U1的输入端连接装置的电源输入端，电源管理芯片U1的接地端接地，电源管理芯片U1的输出端串联电感L2，电感L2上背离电源管理芯片U1的一端作为第一级转换电压输出端；第一级转换电压输出端通过并联的电阻R15和电容C7连接电源管理芯片U1的电压反馈端，电源管理芯片U1的电压反馈端还通过下拉电阻R16接地；第一级转换电压输出端通过反偏设置的整流管D7接地，第一级转换电压输出端还通过滤波电容CE5接地。
[0013]优选的，所述第二级转换电路包括稳压芯片U2和电容C8，所述稳压芯片U2的输入端连接所述第一级转换电路的第一级转换电压输出端，稳压芯片U2的接地端接地，稳压芯片U2的输出端通过电容C8接地，稳压芯片U2的输出端输出第二级转换电压。
[0014]优选的，所述数字驱动电路包括两条对称的隔离驱动电路，其中一路隔离驱动电路用于将外部输入的升压控制信号转换为升压驱动信号，另一路隔离驱动电路用于将外部输入的降压/升降压控制信号转换为降压/升降压驱动信号。
[0015]优选的，所述隔离驱动电路包括电阻R3~R8、光耦OP1、电容C1~C3和可控开关管Q3~Q5,电阻R3、电阻R5和电阻R8串联，电阻R3上背离电阻R5的一端连接电源电路输出的第一级转换电压，电阻R8背离电阻R5的一端连接可控开关管Q5的控制端，可控开关管Q5的电流输入端串联电阻R7和电阻R4后连接电源电路输出的第一级转换电压，可控开关管Q5的电流输
出端接地，电容C3与电阻R8并联；所述光耦OP1的初级连接外部信号源引入的升压控制PWM信号，光耦OP1的初级电流输入端还串联电阻R6，光耦OP1的电源输入端连接电源电路输出的第二级转换电压、还连接电阻R3和电阻R5的公共端，光耦OP1的电源输入端还通过电容C1接地，光耦OP1的接地端接地，光耦OP1的输出端连接电阻R5和电阻R8的公共端；可控开关管Q3的电流输入端连接电源电路输出的第一级转换电压，可控开关管Q4与可控开关管Q3串联，可控开关管Q4的电流输出端接地，可控开关管Q3与可控开关管Q4的控制端共同连接可控开关管Q5与电阻R7的公共端，电容C2的一端连接电阻R4与电阻R7的公共端、电容C2的另一端连接可控开关管Q3与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其特征在于，包括电源电路、数字驱动电路和主电路，所述电源电路连接外部电源输入，用于为数字驱动电路供电；所述数字驱动电路连接外部信号源输入，用于为主电路提供降压、升压或升降压功能对应的驱动信号；所述主电路包括转换开关以及降压、升压、升降压复合斩波电路，主电路用于根据转换开关的通道选择状态进行降压、升压、升降压斩波电路之间的切换，还用于根据驱动信号运行对应功能的斩波电路。2.根据权利要求1所述一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其特征在于，在所述主电路中，所述转换开关包括选择开关S1~S6，所述选择开关S1~S6各设有两个可选档位；所述降压、升压、升降压复合斩波电路包括可控开关管Q1、可控开关管Q2、电感L1、第一整流单元D1/D2、第二整流单元D3/D4、第三整流单元D5/D6和储能电容CE3/CE4；电源输入端正极依次串联电感L1、选择开关S2的升压档位、正偏的第二整流单元D3/D4、储能电容CE3/CE4、选择开关S5的升压/降压档位、可控开关管Q2后接地，电源输入端负极接地，储能电容CE3/CE4的两端作为电压输出端；选择开关S2的降压/升降压档位将第二整流单元D3/D4两端短接，选择开关S5的升降压档位悬空，所述选择开关S6的升压档位将可控开关管Q2的电流通道两端短接，选择开关S6的降压/升降压档位悬空，可控开关管Q2的控制端连接数字驱动电路输出的降压/升降压驱动信号；选择开关S1的升降压档位一端连接电源输入端正极、其另一端连接反偏的第一整流单元D1/D2，第一整流单元D1/D2的阳极连接储能电容CE3/CE4与选择开关S5的公共端；第三整流单元D5/D6反偏设置，第三整流单元D5/D6的阴极连接电源输入端正极、其阳极串联选择开关S4的降压档位后连接可控开关管Q2与选择开关S5的公共端，选择开关S4的升压/升降压档位悬空；可控开关管Q1的控制端连接数字驱动电路输出的升压驱动信号，可控开关管Q1的电流输入端连接电感L1与选择开关S2的公共端、可控开关管Q1的电流输出端连接可控开关管Q2与选择开关S5的公共端；所述选择开关S3的升降压档位将可控开关管Q1的电流通道两端短接，选择开关S3的升压/降压档位悬空。3.根据权利要求2所述一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其特征在于，可控开关管Q1的控制端设有下拉电阻R2；可控开关管Q2的控制端设有下拉电阻R1。4.根据权利要求2或3所述一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其特征在于，所述降压、升压、升降压复合斩波电路还包括滤波电容CE1/CE2，所述滤波电容CE1/CE2与电源输入端并联。5.根据权利要求1~3任一项所述一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其特征在于，电源电路包括级联的第一级转换电路和第二级转换电路，所述第一级转换电路用于将电源输入端引入的外部直流电转化为第一级转换电压，所述第二级转换电路用于将所述第一级转换电压转化为第二级转换电压。6.根据权利要求5所述一种兼具降压、升压、升降压斩波电路的便携实验装置，其特征在于，所述第一级转换电路包括电源管理芯片U1、电感L2、整流管D7、滤波电容CE5、电容C7和电阻R15~R16，所述电源管理芯片U1的输入端连接装置的电源输入端，电源管理芯片U1的接地端接地，电源管理芯片U1的输出端串联电感L2，电感L2上背离电源管理芯片U1的一端
作为第一级转换电压输出端；第一级转换电压输出端通过并联的电阻R15和电容C7连接电源管理芯片U1的电压反馈端，电源管理芯片U1的电压反馈端还通过下拉电阻R16接地；第一级转换电压输出端通...

【专利技术属性】
技术研发人员：于飞，王素华，徐小健，朱鹏，魏永清，樊清川，关清心，黄雅鑫，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：