图4.2 升压斩波电路的原理图及波形
③Cuk斩波电路
Cuk斩波电路的原理图如图 4.3所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，Ui—L1—V回路和负载R—L2—C2—V回路分别流过电流。当V处于断态时，Ui—L1—C2—D回路和负载R—L2—D回路分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为：
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。
图4.3 Cuk 斩波电路原理图
(2)控制与驱动电路
控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General公司生产的专用PWM 控制集成电路，其内部电路结构及各引脚功能如图4.4 所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B 两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波（即 PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可
参阅相关的资料。
图4.4 SG3525芯片的内部结构与所需的外部组件
四、实验内容
(1)控制与驱动电路的测试 (2)三种直流斩波器的测试 五、思考题
(1)直流斩波电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？
(2)为什么在主电路工作时不能用示波器的两个普通探头同时对两处波形进行观测？ 六、实验方法
(1) 控制与驱动电路的测试
①启动实验装置电源，开启PE-19 控制电路电源开关。 ②调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，用双通道示波器分别观测SG3525的第 11 脚与第14脚的波形，观测输出光耦输出PWM信号的变化情况，并填入下表。
Ur(V) 11(A)占空比(%) 14(B)占空比(%) PWM占空比(%) ③用示波器分别观测A、B 和光耦输出PWM 信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入下表。
PWM 观测点 A(11脚) B(14 脚) 波形类型 幅值A (V) 频率f (Hz) ④用双通道示波器的两个探头同时观测11 脚和14 脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位器，观测两路输出的PWM信号，测出两路信号的相位差，并测出两路PWM信号之间最小的“死区”时间。
(2)直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)
斩波电路的输入直流电压Ui 由三相调压器输出的单相交流电经电源控制屏上的桥式整流及电容滤波后得到。接通交流电源，观测 Ui 波形，记录其平均值(注：本装置限定直流输出最大值为50V ，输入交流电压的大小由调压器调节输出)。
按下列实验步骤依次对三种典型的直流斩波电路进行测试。
①切断电源，根据PE-19 上的主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。
②检查接线正确，尤其是电解电容的极性是否接反后，接通主电路和控制电路的电源。 ③用示波器观测PWM信号的波形、UGE的电压波形、UCE的电压波形及输出电压UO和二极管两端电压UD的波形，注意各波形间的相位关系。
④调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，观测在不同占空比α时，记录Ui、UO和α的数值于下表中，从而画出UO=f(α)的关系曲线。
降压斩波电路(Buck Chopper) Ur(V) 1.4 1.6 占空比α (%) Ui(V) UO(V) 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 升压斩波电路(Boost Chopper) Ur(V) 1.4 1.6 占空比α (%) Ui(V) UO(V)
Cuk斩波电路 Ur(V) 占空比α (%) Ui(V) UO(V) 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5
七、实验报告
(1)分析图4.4中产生PWM信号的工作原理。
(2)整理各组实验数据绘制各直流斩波电路的Ui /UO-α曲线，并作比较与分析。 (3)讨论、分析实验中出现的各种现象。 八、注意事项
(1)在主电路通电后，不能用示波器的两个普通探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短路。
(2)用示波器两个普通探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好只使用一个探头。
5 单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验
一、实验目的
(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。 (2)熟悉ICL8038 的功能。
(3)掌握SPWM波产生的基本原理。
(4)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究不同的工作频率对电路波形的影响。
二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 型 号 PE-01 电源控制屏 PE-16 单相交直交变频原理 双通道示波器 万用表 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
PE-16面板
三、实验线路及原理
采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。 (1)主电路部分:
如图5.1 所示, 交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路（由控制屏提供）；逆变部分（DC/AC）由四只 IGBT 管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。输出经LC 低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波（基波）交流输出 。
本实验设计的负载为电阻性或电阻电感性负载。
图5.1 主电路结构原理图
图5.2 驱动电路结构原理图
图5.3 保护电路结构原理图
(2)驱动电路:
如图5.2（以其中一路为例）所示，功率驱动部分采用 IGBT管专用驱动芯片三菱 M57962L，其信号输入端接控制电路产生的SPWM信号，其输出直接驱动IGBT管。其特点