直流斬波電路的matlab建模與仿真 畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧
2024-11-11 16:46 本頁面
【正文】 降壓斬波電路主電路設(shè)計(jì) BUCK降壓斬波主電路 tttOOOb)TEiGtonto f fio i1i2I10I20t1uoOOOtttTE Ec)iGiGtonto f fiotxi1i2I20t1t2uoEMEV+MRLVDa)ioEMuoiG 5 在電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路稱為主電路。 IGBT 降壓斬波電路 的主電路圖如下圖 2所示。它是一種降壓型變換器，其輸出電壓平均值 U，總是小于輸入電壓 dU 。該電路使用一個(gè)全控型器件 IGBT。在 IGBT 關(guān)斷時(shí)，為了給負(fù)載中電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管 VD。在開關(guān)管 IGBT 導(dǎo)通期間，二極管VD 反偏，輸入電源經(jīng)電感與電容和負(fù)載形成回路，提供能量給電感和負(fù)載，同時(shí)電容充電，電感電流增大，等效電路如圖 3所示。當(dāng)開關(guān)管 IGBT 關(guān)斷時(shí)，電感 自感電勢使二極管導(dǎo)通，電感中儲(chǔ)存的能力經(jīng)二極管續(xù)流給負(fù)載，電感電流減小，等效電路圖如圖 4 所示。 如果輸出端的濾波電容足夠大，則輸出電壓近似保持不變。在穩(wěn)態(tài)情況下，因?yàn)殡娙蓦娏髌骄禐?0，所以電感電流平均值等于輸 出電流平均值 I。 在不同的情況下，變換器可能工作在電流連續(xù)模式或電流斷續(xù)模式下，這需要具體的分析。本文就不對其詳細(xì)討論了，取電流處于連續(xù)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖 2 降壓斬波主電路圖 主電路中有直流電源、 IGBT、二極管、電感、電容、電阻 等元器件需要確定參數(shù)的，其參數(shù)選擇作如下說明： (1)電源 因?yàn)轭}目要求輸入直流電壓為 100V，所以直流穩(wěn)壓電源取 100V 作為系統(tǒng)電源。 (2)IGBT 由圖 2易知當(dāng) IGBT 截止時(shí)，回路通過二極管續(xù)流，此時(shí) IGBT 兩端承 6 受最大正壓為 100V；而當(dāng) ? =1 時(shí)， IGBT 有最大電流，其值為 5A。故需選擇集電極最大連續(xù)電流 cI 5A，反向擊穿電壓 Bvceo 100v 的 IGBT。但是考慮到 2倍的安 全裕量，則需要選擇集電極最大連續(xù)電流 cI 》 10A，反向擊穿電壓 vceoB 》 200V 的 IGBT。 (3)二極管 當(dāng) ? =1 時(shí)，其承受最大反壓 100V；而當(dāng) ? 趨近于 1 時(shí)，其承受最大電流趨近于 5A，故需選擇 Vc 100v,I5A 的二極管。但是考慮到 2 倍的安全裕量： 則需要 minU =200V minI =10A (4)電感 選擇大電感 L，使得電路不至于斷流，能夠續(xù)流，此時(shí)的臨界電感為： L= 0U （ dU — oU ） /2f dU I。 設(shè)輸出電壓為 80V，則 L=80x（ 100— 80） /2x1000x30x100x5= 所以電感 L =，取 L=。 (5) 電容 選擇的電容既要使得輸出的電壓紋波小于 1%，也不能取的太大，否則會(huì)使電路的速度變得很慢。電容的選擇：也取輸出電壓為 80V 時(shí)來算 C= 0U （ dU — oU ） /8LΔ cU ff dU =80x（ 100— 80） /= 這里取 C=25uF。 (6)電阻 Rl 因?yàn)檩敵鲭妷簽?20V— 80V時(shí)，而輸出的最大電流為 5A。所以由歐姆定律 R=U/I 可得負(fù)載電阻值為最小取值在 5Ω。 降壓斬波電路控制電路的設(shè)計(jì) 控制電路及器件選擇 7 控制方式 根據(jù)對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同，斬波電路有三種控制方式： 1） 保持開關(guān)周期 T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ont 不變，稱為 PWM。 2） 保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ont 不變，改變開關(guān)周期 T，稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型。 3） ont 和 T都可調(diào)，使占空比改變，稱為混合型 但是普遍采用的是 脈沖寬調(diào)制工作方式。因?yàn)樵趯?shí)際輸出電壓中有諧波，而諧波頻率與開關(guān)頻率（即開關(guān)周期）有關(guān)，濾波器是根據(jù)開關(guān)頻率設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)好后是固定不變的。頻率調(diào)制中，開關(guān)周期是變化的， PWM 的開關(guān)周期是不變的，因此 PWM 調(diào)劑方法有較好的濾波效果，是常見的調(diào)制方式。此電路就是采用脈沖寬調(diào)制控制 IGBT的通斷。 SG3525 芯片 SG3525 芯片一是款專用的 PWM 控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。 SG3525 是定頻 PWM 電路，采用 16 引腳標(biāo)準(zhǔn) DIP 封裝。其各引腳功能如圖 4所示，內(nèi)部框圖如圖 5所示。 圖 4 SG3525的引腳 8 圖 5 內(nèi)部框圖 SG3525 各引腳具體功能： （ 1）引腳 1：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。 （ 2）引腳 2：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端之間接入信號(hào)不同的反饋網(wǎng)絡(luò)。 （ 3） 引腳 3：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外 部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn) 外電路同步。 （ 4） 引腳 4：振蕩器輸出端。 （ 5） 引腳 5：振蕩器定時(shí)電容接入端。 （ 6） 引腳 6：振蕩器定時(shí)電阻接入端。 （ 7） 引腳 7：振蕩器放電端。該端與引腳 5之間外接一只放電電阻，形
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