buck變換器的研究與設(shè)計解決方案畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-06-09 07:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 需選擇額定電壓大于30V，額定電流大于1A的二極管。5)主電路的設(shè)計除了要選擇IGBT和二極管，還需要確定電感的參數(shù)，但電感參數(shù)的計算是非常復(fù)雜的，在此對電感不予計算，認(rèn)定電感值L很大。4控制電路原理與設(shè)計運算放大器和SG3525芯片需要15V的工作電壓。如圖12所示，先用變壓器將220V降壓為22V的交流電，再經(jīng)過橋式整流得到直流電壓。通過濾波電容濾波后，用三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成15V的電壓輸出。其中,電容C1=100uF并且耐壓50V，三端集成穩(wěn)壓器型號為7815。選擇二極管型號為IN4001。5控制電路方案比較及選擇：控制電路需要實現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過對占空比的調(diào)節(jié)達到控制輸出電壓大小。IGBT控制電路的功能有：給逆變器的電子開關(guān)提供控制信號；以及對保護信號作出反應(yīng)，關(guān)閉控制信號。脈寬調(diào)節(jié)器的基本工作原理是用一個電壓比較器，在正輸入端輸入一個三角波，在負輸入端輸入一直流電平，比較后輸出一方波信號，改變負輸入端直流電平的大小，即可改變方波信號的脈寬。對于控制電路的設(shè)計其實可以有很多種方法，可以通過一些數(shù)字運算芯片如單片機、CPLD等等來輸出PWM波，也可以通過特定的PWM發(fā)生芯片來控制。因為斬波電路有三種控制方式，又因為PWM控制技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，所以采用PWM控制方式來控制IGBT的通斷。PWM控制就是對脈沖寬度進行調(diào)制的技術(shù)。這種電路把直流電壓“斬”成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來獲得所需的輸出電壓。改變脈沖的占空比就是對脈沖寬度進行調(diào)制，只是因為輸入電壓和所需要的輸出電壓都是直流電壓，因此脈沖既是等幅的，也是等寬的，僅僅是對脈沖的占空比進行控制. 因為題目要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，所以我選用一般的PWM發(fā)生芯片來進行連續(xù)控制。對于PWM發(fā)生芯片，我選用了SG3525芯片，它是一款專用的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。 6圖4 SG3525的引腳 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。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補償信號輸入端（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。根據(jù)需要，在該端與補償信號輸入端之間接入信號不同的反饋網(wǎng)絡(luò)。（3） 引腳3：振蕩器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實現(xiàn)與外電路同步。（4） 引腳4：振蕩器輸出端。（5）引腳5：振蕩器定時電容接入端。（6） 引腳6：振蕩器定時電阻接入端。（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，形成放電回路。（8） 引腳8：軟啟動電容接入端。（9） 引腳9：PWM信號輸入端。（10） 引腳10：外部關(guān)斷信號輸入端。（11） 引腳11：輸出端A。（12） 引腳12：信號地。（13） 引腳13：輸出級偏置電壓接入端。（14） 引腳14：輸出端B。（15） 引腳15：偏置電源接入端。（16） 引腳16：基準(zhǔn)電源輸出端。 SG3525芯片特點如下：（1） 工作電壓范圍：835v。（2） （3） 振蕩器頻率工作范圍：100Hz500kHz。（4） 具有振蕩器外部同步功能（5）死區(qū)時間可調(diào)。（6） 內(nèi)置軟啟動電路。（7） 具有輸入欠電壓鎖定功能。（8） 具有PWM鎖存功能，禁止多脈沖。（9）逐個脈沖關(guān)斷。（10）雙路輸出（灌電流/拉電流）：Ma(峰值)其11和14腳輸出兩個等幅、等頻、相位互補、占空比可調(diào)的PWM信號。腳腳7 內(nèi)有一個雙門限比較器，內(nèi)設(shè)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525 的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1 及腳2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個兩級差分放大器。根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳1之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a償網(wǎng)絡(luò)，另外當(dāng)10腳的電壓為高電平時，11和14腳的電壓變?yōu)?0輸出。 控制電路原理分析：由于SG3525的振蕩頻率可表示為 ：式中:, 分別是與腳腳6相連的振蕩器的電容和電阻；是與腳7相連的放電端電阻值。根據(jù)任務(wù)要求需要頻率為40kHz，所以由上式可取=1μF, =10Ω,=?？傻胒=，基本上等于實際40 kHz即滿足要求。 SG3525有保護的功能，可以通過改變10腳電壓的高低來控制脈沖波的輸出。因此可以將驅(qū)動電路輸出的過流保護電流信號經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號來進行過流保護。當(dāng)驅(qū)動電路檢測到過流時發(fā)出電流信號，由于電阻的作用將10腳的電位抬高，從而13腳輸出低電平，而當(dāng)其沒有過流時，10腳一直處于低電平，從而正常的輸出PWM波。由此可以得出控制電路的電路圖如圖6所示：其中第十腳過流過壓還有欠電壓保護輸入端。 6 驅(qū)動電路原理與設(shè)計 驅(qū)動電路方案設(shè)計與選擇：該驅(qū)動部分是連接控制部分和主電路的橋梁，該部分主要完成以下幾個功能：(1)提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，使IGBT可靠的開通和關(guān)斷；(2)提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流，使IGBT能
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