DC/DC 降压转换器

本实验将使用由 HiRel Systems 提供的 DC-DC 转换器板。http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

有关电路板操作的信息，请参阅本系列视频“HiRel 电路板简介”。

此处展示的操作步骤适用于可在原型板、面包板或印刷电路板上搭建的任何简易降压转换器电路。

1. 电路板设置

1. 将 ±12 信号电源连接至“DIN”连接器，但保持“S90”处于关闭状态。
2. 确保 PWM 控制选择器处于开环位置。
3. 将直流电源设置为 24 V。保持其输出与电路板断开连接。
4. 在连接负载电阻器之前，将其调整至 12 Ω。
5. 使用上部 MOSFET、下部二极管和 BB 磁性电路板搭建图 2 所示电路。记录电路板上显示的电感值。请注意，BB 磁性电路板上带有一个电感器，其两个端子可插入 DC-DC 转换器（功率极）电路板。
   1. 将“R_L”连接在“V2+”和“COM”之间。
   2. 确保 MOSFET 选择、PWM 选择及其他设置的开关阵列如图 2 所示。

图 2. 降压变换器电路

2. 调节占空比与开关频率

1. 将差分探头连接至上方 MOSFET 的栅极与源极之间。
2. 开启"S90"。示波器屏幕上应出现开关信号。
   1. 调整信号时间轴以观察两到三个周期。
   2. 调节频率电位器，使频率达到 100 kHz（周期为 10µs）。
   3. 调节占空比电位器，使占空比达到 50%。

3. 可变输入条件下的降压变换器测试

1. 将已设置为 24 V 的输入直流电源连接至 "V1+" 和 "COM"。
2. 将差分探头连接在上方 MOSFET 的栅极与源极之间。
   1. 将另一探头连接在负载两端。确保接地连接器已连接至 "COM"。
3. 捕获波形，并测量输出电压的平均值以及栅源电压的导通时间（亦即占空比）。
   1. 记录直流电源上显示的输入电流和电压读数。
4. 将输入电压调整至 21 V、18 V 和 15 V，并对每个电压值重复上述步骤。
5. 断开输入直流电源，并将其输出调整至 24 V。

4. 可变占空比下的降压变换器测试

1. 将差分探头连接至上侧 MOSFET 的栅极与源极之间。
   1. 将另一探头连接至负载两端。确保接地连接器已连接至“COM”端子。
2. 将设置为 24 V 的输入直流电源连接在“V1+”与“COM”端子之间。
3. 捕获波形并测量输出电压平均值以及栅源电压的导通时间（亦即占空比）。
   1. 记录直流电源上的输入电流和电压读数。
   2. 在 30% 至 70% 之间选择三个步进值调整占空比。对这三个占空比中的每一个，重复上述步骤。
4. 将占空比重置为 50%。
5. 断开输入直流电源。

5. 针对可变开关频率的降压转换器测试

1. 将差分探头连接至上方 MOSFET 的栅极与源极之间。
2. 将另一探头连接至负载两端。确保接地端子连接到"COM"。
3. 将输入直流电源连接至"V1+"和"COM"。
4. 捕获波形并测量输出电压平均值以及栅源电压的导通时间（亦即占空比）。
   1. 记录直流电源上显示的输入电流和电压读数。
   2. 在 5 kHz 至 40 kHz 范围内，任选三个步进值调整开关频率。针对这三个占空比中的每一个，重复上述步骤。
5. 关闭输入直流电源和"S90"，然后拆除电路。