buck电路设计和推挽电路设计

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1、高频电力电子大作业设计一个40~60VDC输入，5VDC(20A)直流变换器设计要求：1采用buck和push-pull各一方案，fs=100KHZ2选择主电路器件（半导体，磁性元件，保护电路）3比较计算俩种方案的损耗4用传递函数形式设计出控制环，选择平均电流控制，要有完整模型分析以上设计要有计算，仿真等过程本次作业在十八周周四前交,交打印稿。第一部分BUCK电路设计一主电路如下图１　　Mosfet的选择功率管承受的最高电压=60+0.7=60.7考虑安全裕量，选择NTB52N10２　二极管的选择考虑安全裕量，选择MBR30100，耐压100V，通态电流30A。３电感的

2、设计（1）续流阶段，电感俩端电压U=5+0.6=5.6根据额定电流及计算所得的电感值和《开关电源设计第三版》图7.26所示曲线图求磁心所需的ＡＰ值，可得AP值大约为0.68，故选择磁心型号E2627，，其AP值为0.7，最接近，此磁心各相关数据如下：磁芯比例31/9cm磁芯截面积Ae=0.83窗口面积Awb=0.85ＡＰ值=0.7均磁路长度MPL=6.2cm每匝的平均长度ＭＬＴ＝4.6ｃｍ磁芯体积　5.1（2）计算最小匝数（3）计算磁芯气隙气隙长度（忽略边缘的影响）其中为总气隙长度，，为1（空气的相对磁导率），N为匝数，Ae为有效截面积，L为电感量。（4）确定最佳线径根

3、据《开关电源设计》图7.28，由磁芯的面积乘积和匝数可知，线径在20AWG到22AWG之间（5）计算最佳线径其中d为线的直径，Aw为总的绕线窗口面积，Ku为绕组填充系数本题中，Ku=0.6（圆导线）（根据表7.9选择22AWG）（6）计算绕组电阻绕线的总长度=MLTN=4.6*90=414cm由《开关电源设计》表7.9可知，在20摄氏度到100摄氏度时22ＡＷＧ线的电导率分别是0.530.78，所以本题中总绕线电阻为219－322之间（7）确定功率损耗功率损耗Ｐ＝电流为２０Ａ，可知，功率损耗在５０．４——６７．６Ｗ之间。４　输出电容的设计在很大范围内不同电压等级不同容值

4、的常用电解电容，其值近似为常数，为５０－８０，设输出电压纹波峰峰值＝０．０５Ｖ，则＝／＝０．０５／７．５＝０．００６７＝６０＊／０．００６７＝８．９ｕＦ二控制电路设计1电流环的设计在整个环路设计中，电流环为内环，电压环为外环，因为系统的开关频率为100KHZ，为了避免开关频率对控制环路的影响，穿越频率必须远远小于开关频率，在一般的开关电源中，都小于开关频率的1/10，此处设置为开关频率的1/10，即10KHZ，补偿网络传递函数由系统框图可以得到系统的开环传递函数式中，=5V，,L=6.5u，K1=1/100,,S=jw，带入上式，当fci=10KHZ时，，令补偿零点角频

5、率在W1=1/R2C1在fci/2处，即w1=R2C1=5KHZ,经计算得R1C1=３．１４*，R2C1=2*，令R1=1K，R2=６３K,C1=1nf,将这些值代如开环传递函数，根据乃奎斯特环路稳定性判据，系统是稳定的。1电压环的设计在电压环设计中，电流环可视为控制对象的一个单元环节，因此先求取电流控制环的闭环传递函数，由式（5）得，其闭环传函为可得整个系统回路的系统框图如下，式中Vref为给定电压（2.5V），K2为输出电压采样放大倍数，V0为输出电压，为输出阻抗，PI调节器采用与电流环结构一样的单极点——单零点补偿网络。由于在fci以下，电流环增益为1，相位为0，

6、在电压环的设计中，电流环为单位1，为了使整个系统得到较高的中频带宽，设电压环的穿越频率fcv=1KHZ,电压环ＰＩ补偿零点角频率ｗ２＝１／Ｒ４Ｃ２＝（１／２）ｆｃｖ，设计方法与电流环的设计一样：在ｆ＜ｆｃv下，系统的传递函数为其中Ｃ＝８．９ｕｆ，当ｆｃｖ＝１ＫＨ，，带入计算得Ｒ４Ｃ２＝１／５００，Ｒ３Ｃ２＝17.7*，取R4=1K，，R3=9KC2=0.1uf,将计算结果代入得：乃奎斯特稳定性分析得系统稳定。把整个电流环加入系统中，得整个环路的开环传递函数为三系统仿真基于上述条件，用saber软件搭建电路得，如下图仿真模型中，三角波的频率为100KHZ，幅值为5V，电压

7、环给定为2.5V1输入电压为40V，负载为额定负载时，输出电压波形2输入电压为60V，输出电压波形第二部分推挽电路设计一主电路设计1变压器设计（1）先计算AP值其中令，BS=0.4T，电流密度J=4A/mm2,开关频率fs=100KHZ,U取最大电压，选择磁芯型号EC41，其中磁芯截面积Ae=1.21cm2,窗口系数Awb=2.0AP=2.4,平均磁路长度=8.93cm,每匝的平均长度=6cm,磁芯体积V=10.8cm3（2）计算匝比令D=0.8，则，取N=7原边匝数，取原s边匝数为14匝由N=7可得Ns=2匝。（3）绕组的设计则绕线的截