《电力电子技术》课程设计说明书-buck变换器的研究与设计

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1、武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书目录摘要2Buck变换器的研究与设计31总体方案设计31.1电路简述31.2设计要求及解决方案31.3设计总体原理框图42直流稳压电源的设计42.1电源设计原理42.2电源设计分析43降压斩波主电路设63.1Buck电路工作原理63.2主电路参数讨论84控制电路原理与设计94.1控制电路方案选择94.2控制电路原理图及工作原理104.3PWM控制原理与波形114.4驱动电路125保护电路的原理与设计125.1过电压保护125.2过电流保护136总结与体会14参考文献15附录1618武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书摘要随着电子技术的不断发

2、展，电子设备功能日趋完善，对电源的要求也越来越高，由于具有高集成度高性价比、外围电路简单、高效率等优点，单片开关电源已经广泛应用于众多便携式电子产品中。直流-直流交变电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流斩波电路。Buck电路作为一种最基本的DC/DC拓扑，结构比较简单，输出电压小于输入电压，广泛用于各种电源产品中。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可以分为脉冲宽度调试、频率调制和混合型三种控制方式，Buck电路的研究对电子产品的发展有着重要的意义。关键词：电子技术电源斩波调制18武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书Buck变换器的研究与设

3、计1总体方案设计1.1电路简述直流斩波电路（DCChopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DCConverter）。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，输入与输出不之间不隔离。直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等，利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。1.2设计要求及解决方案1）设计一个输入为家

4、庭电源220V交流电，输出为20-30V的直流稳压电源，根据前面模拟电路所学的内容，采用相应的芯片就可以满足所需要求。2）对降压斩波主电路进行设计，所涉及电力电子原理知识的直流斩波部分，可以参见电力电子课本第三章，所选着的全控型器件为IGBT。任务还需要通过PWM方式来控制IGBT的通断，查阅相关资料，需要使用脉宽调制器SG3525来产生PWM控制信号。3）电路需要使输出电压恒定为15V，采用电压闭环，将输出电压反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信号，调节不同的脉冲宽度可以得到稳定的15V输出，达到负反馈稳定控制的目的。Buck主电路直流稳压电源SG3525脉宽调制器EX8

5、41驱动电路图1Buck电路总框图18武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书1.3设计总体原理框图根据设计要求，作出所要求的总体原理框图，如图1所示。2直流稳压电源的设计2.1电源设计原理直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，其原理框图如图2所示，直流稳压电源设计图如图3所示。变压电路整流电路滤波电路稳压电路+++++_____图2直流稳压电源原理框图图3稳压电源电路图2.2电源设计分析在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流桥，整流电路的作用是将交流电压变换成脉动的直流电压。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，得到平滑

6、的直流电压。与交流电压18武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书的有效值的关系为：；在整流电路中，二极管所承受的最大反向电压为：；流过每只二极管的平均电流为:其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：,其中是交流电压的周期。为了使输出电压稳定，满足设计要求，需加稳压电路，以克服输入电压发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压会随着变化。选定稳压器为可调式输出正电压的CW317三端稳压器，稳压器输出电压的可调范围为，最大输出电流，输入电压与输出电压差的允许范围为：。对本次课设的直流电源进行设计，输出电压为20-30V。集成稳压器选用

7、CW317，其输出电压范围为：，最大输出电流为1.5A。由于CW317的输入电压与输出电压差的最小值，输入电压与输出电压差的最大值。故CW317的输入电压范围为：即：变压器副边电流：，因此，变压器副边输出功率：由于变压器的效率=0.8，所以变压器原边输入功率，为了留有余地，选用功率为50W的变压器。接着选用整流二极管和滤波电容，由于：，。IN4001的反向击穿电压，额定工作电流，故整流二极管选用IN4001。电路对纹波由要求，输出纹