《电力电子技术》课程设计-直流变换器的设计

《《电力电子技术》课程设计-直流变换器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、建筑电气与智能化专业《电力电子技术》课程设计课题课题直流变换器的设计班级学号姓名设计时间指导教师盐城工学院电气工程学院2014年1月6日目录第一章．设计概要1.1技术参数1.2设计要求第二章．电路基本概述第三章.电力总体设计方案第一章．设计概要1.1技术参数：输入直流电压Vin=42V，输出电压Vo=12V，输出电流Io=3A，最大输出纹波电压50mV，工作频率f=100kHz。1.2设计要求：（1）设计主电路，建议主电路为：采用BUCK变换器，大电容滤波，主功率管用MOSFET；（2）选择主电路所有图列元件，并给出清单；（3）设计MOSFET

2、驱动电路及控制电路；（4）绘制装置总体电路原理图，绘制：MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形（波形汇总绘制，注意对应关系）；（5）编制设计说明书、设计小结。第二章．电路基本概述直流斩波电路（DC Chopper）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/DC Converter）。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，Sep

3、ic斩波电路和Zeta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。MOSFET特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。  功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压

4、幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。第三章.电力总体设计方案3.1电路的总设计思路Buck变换器电路可分为三个部分电路块。分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。主电路模块，由MOSFET的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。的大小。控制电路模块，可用SG3525来控制MOSFET的开通与关断。驱动电路模块，用来驱动MOSFET。3.2电路设计总框图电力电子器件在实际应用中，一般是有控制电路，驱动电路，保

5、护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。有信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。因此，一个完整的降压斩波电路也应该包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路致谢环节。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如下图所示。控制电路（含保护电路）（汗驱动电路主电路第四章BUCK主电路设计4.1Buck变换器主电路原理图降压斩波电路的原理图以及工作波形如图3.1所示。该电路使用一个全控型器件 V，

6、图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。图4.14.2Buck变换器电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。当t=0 时MOSFET 管被激励导通，电源U向负载供电，负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升；当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且

7、脉动小通常使串联的电感L较大。电路工作时的波形图如图4.2所示。图4.24.3主电路保护（过电压保护）本次设计的电路要求输出电压为12V，所以当输出电压设定时，一旦出现过电压，为了保护电路和期间，应立刻将电路断开，及关断MOSFET的脉冲，使电路停止工作。以为芯片SG3525的引脚10端为外部关断信号输入端，所以可以利用SG3525的这个特点进行过电压保护。当引脚10端输入的电压等于或超过8V时，芯片将立刻锁死，输出脉冲将立即断开。所以可以从输出电压中进行电压取样，并将取样电压通过比较器输入10端实现电压保护。，从而过电压保护电路图如下所示：1

8、2V4.3Buck变换器工作模态分析在分析Buck变换器之前，做出以下假设： ① 开关管V、二极管VD均为理想器件； ② 电感、电容均为理想元件； ③