background image

DC Chopper Circuits 

 

 

Prof. Dr Basil M. Saied 
 
2016-2017

 

DC-DC Converters

 


background image

DC-DC Converters

 

Convert a fixed DC Source into a Variable DC 
Source 

DC equivalent to an AC transformer with 
variable turns ratio 

Step-up and Step-down versions 

Applications 

Motor Control 

Voltage Regulators 

2

 


background image

Step-down Operation

 

Switch SW is known as 

a “Chopper” 

Use BJT, MOSFET, or 

IGBT 

Close for time t

1

 

V

S

 appears across R 

Open for time t

2

 

Voltage across R = 0 

Repeat  

Period T = t

1

 + t

2

 

 


background image

Waveforms for the Step-Down Converter

 


background image

Average Value of the Load Current

 

1

a

S

a

V

kV

I

R

R

T

period

t

k

dutycycle

T

f

frequency


background image

Effective Input Resistance seen by V

 

 

S

S

i

S

a

i

V

V

R

V

I

k

R

R

R

k


background image

Modes of Operation

 

Constant – frequency operation 

Period T held constant, t

1

 varied 

Width of the pulse changes  

“Pulse-width Control”, PWC 

Variable -- frequency operation 

Change the chopping frequency (period T) 

Either t

1

 or t

2

 is kept constant 

“Frequency Control” FC 

ECE 442 Power 

Electronics 


background image

Generation of Duty Cycle

 

Compare a dc reference signal with a  saw-tooth 

carrier signal

 

 

ECE 442 Power 

Electronics 

DC Reference Signal 

Carrier Signal 


background image

r

r

V

v

k

T

@

r

cr

r

cr

cr

r

v

V

t

kT

V

V

kT

T

V

k

M

V

kT 


background image

To generate the gating signal

 

Generate the triangular waveform of period T, v

r

and the dc carrier signal, v

cr

 

Compare to generate the difference v

c

 - v

cr

 

Apply to a “hard limiter” to “square off” 

10 


background image

Step-Down Converter with RL Load

 

ECE 442 Power 

Electronics 

11 


background image

Mode 1: Switch Closed

 

1

1

2

(

)

t

t

kT

i kT

I

 

1

1

S

di

V

Ri

L

E

dt

1

1

( )

1

R

R

t

t

L

L

S

V

E

i t

I e

e

R

1

(

)

t

t kT

12 

1

(

0 )

1

( )

t

i t

I


background image

Mode 2: Switch Open

 

2

2

2

2

2

2

0

(

0)

( )

1

R

R

t

t

L

L

di

Ri

L

E

dt

i t

I

E

i t

I e

e

R

2

2

2

2

3

1

0

(1

)

@

(1

)

( )

t

t

k T

t

t

K T

i t

I

I

  

 

ECE 442 Power 

Electronics 

13 


background image

Current for “Continuous” Mode

 

ECE 442 Power 

Electronics 

14 


background image

15 

 

 

1

2

( 1

)

max

1

1

1

1

1

1

4

kz

S

z

kz

S

z

kz

z

k z

S

z

S

V e

E

I

R e

R

V e

E

I

R e

R

T R

z

L

V

e

e

e

I

R

e

V

I

fL

 

 


background image

For Continuous Current

 

ECE 442 Power 

Electronics 

16 

1

0

1

0

1

kz

z

S

I

e

E

e

V


background image

Define the load emf ratio

 

1

1

S

kz

z

S

E

x

V

E

e

x

V

e

ECE 442 Power 

Electronics 

17 


background image

Example 5.2

 

18 

Vs
220V

J1

1V 0V

XFG1

L

7.5mH

R

5ohm

D 2

D IOD E_VIR TUAL


background image

ECE 442 Power 

Electronics 

19 


background image

SPICE Results

 

ECE 442 Power 

Electronics 

20 




رفعت المحاضرة من قبل: power pdf
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 177 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل