【正文】 復(fù)雜過(guò)程,所以響應(yīng)快。如果輸入電壓的變化是持續(xù)的,電壓反饋環(huán)也起作用,因而可以達(dá)到較高的線形調(diào)整率。b) 負(fù)載調(diào)整率好。由于電壓誤差放大器可專門(mén)用于控制占空比,以適應(yīng)負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化,因而可大大改善負(fù)載調(diào)整率。c) 系統(tǒng)穩(wěn)定性好。從控制理論的角度講,電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng),系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 UC3845 原理與特性UC3845是安森美公司生產(chǎn)的高性能、固定頻率、電流模式控制器， 廣泛應(yīng)用于中小功率的DCDC 開(kāi)關(guān)電源。該集成電路的特點(diǎn)是： 具有振蕩器、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器、電流取樣比較器和大電流圖騰柱輸出，是驅(qū)動(dòng)功率MOSFET 的理想器件。UC3845 的工作原理是： 基準(zhǔn)電壓之差,經(jīng)誤差放大器E/ A 放大后作為門(mén)限電壓,與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓,一起送到電流感應(yīng)比較器。當(dāng)電流取樣電壓超過(guò)門(mén)限電壓后,比較器輸出高電平觸發(fā)RS 觸發(fā)器,然后經(jīng)或非門(mén)輸出低電平,關(guān)斷功率管,并保持這種狀態(tài)直至振蕩器輸出脈沖到觸發(fā)器和或非門(mén)為止。這段時(shí)間的長(zhǎng)短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。PWM 信號(hào)的上升沿由振蕩器決定,下降沿由功率開(kāi)關(guān)管電流和輸出電壓共同決定。反轉(zhuǎn)觸發(fā)器限制PWM 的占空比調(diào)節(jié)范圍在0～50 %之內(nèi)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 44 UC3845 原理圖 UC3845 常用典型電路基于UC3845的電流反饋電路典型結(jié)構(gòu)一般是交流電壓經(jīng)整流濾波后， 得到直流電壓，主要功率經(jīng)串聯(lián)于高頻變壓器初級(jí)繞組N1 ， 到大功率MOSFET 開(kāi)關(guān)管V1 集電極， 在UC3845 的控制下， 開(kāi)關(guān)管V1 周期性地導(dǎo)通和截止。 直流電壓的另一路經(jīng)R2 降壓后， 施加到UC3845 的供電端（ 7 腳） ， 為UC3845控制器提供啟動(dòng)電源電壓， 此設(shè)計(jì)中UC3845 采用恒定頻率方式工作。電路啟動(dòng)后，8 腳輸出一個(gè)+ 的基準(zhǔn)參考電壓， 作用于定時(shí)元件RC6 上， 在4 腳產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩波形， 振蕩頻率=C6，6 腳輸出驅(qū)動(dòng)脈沖激勵(lì)開(kāi)關(guān)三極管 V1 在導(dǎo)通和截止之間工作。UC3845對(duì)于輸入電壓的變化立即反映為來(lái)自N2電感電流在取樣電阻R3 上的電壓變化，不經(jīng)過(guò)外部誤差放大器就能在內(nèi)部比較器中改變輸出脈沖寬度。這種傳統(tǒng)的電流反饋回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單具有容易布線、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是電路的缺點(diǎn)在于反饋不能直接從輸出電壓取樣， 輸出電壓穩(wěn)壓精度不高，當(dāng)電源的負(fù)載變化較大時(shí)很難實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)壓； 同時(shí)沒(méi)有隔離，抗干擾能力也差，在負(fù)載變化大和輸出電壓變化大的情況下響應(yīng)慢，不適合精度要求較高或負(fù)載變化范圍較寬的場(chǎng)合，為了解決這些問(wèn)題，本論文采用可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431配合光耦PC817 構(gòu)成一種新型精準(zhǔn)的反饋回路。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 電壓反饋電路231U3R25R24C6R6R51243 U2Vout圖 45 電壓反饋電路 輸出電壓 Vout 經(jīng) R2R25 分壓使得 R24 的電壓為 。U3 為 TL431 相當(dāng)于一個(gè)誤差放大器，不斷檢測(cè) R24 的電壓。當(dāng)其電壓超過(guò) 時(shí)，TL431 電流變大，從而使得光耦電流變大，此時(shí)光耦另一側(cè)電流也增大；反之，電流減少。其中 U2 采用線性光耦 PC817，電容 C6 用于補(bǔ)償， R6 為限流電阻。 電壓、電流閉環(huán)電路Q1R22R23R4C5R19C2 C4C3R2R3112233448 87 76 65 5U11243U2VCC圖 46 電壓、電流反閉環(huán)電路整個(gè)電路采用電流電壓雙閉環(huán)控制。當(dāng)光耦中電流增大時(shí)，其電壓會(huì)減少，即輸入到 1 腳的電壓減少，從而使得 6 腳的 PWM 脈沖占空比也減少。這樣，輸出本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 電壓便會(huì)降低；反之，當(dāng)光耦電流變少時(shí)，1 腳電壓變小，從而 6 腳輸出占空比變大。這樣，輸出電壓便升高。上圖中，R1C2 與芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成振蕩電路，為芯片提供振蕩脈沖。R23為電流采樣電阻。RC5 構(gòu)成低通濾波器，將采到的電流信號(hào)濾波后供給 3 腳，提供電流反饋。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第 5 章 硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)PROTEL 是 Altium 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件，在電子行業(yè)的 CAD軟件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國(guó)內(nèi)開(kāi)始使用，在國(guó)內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門(mén)開(kāi)設(shè)了課程來(lái)學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫(xiě)著要求會(huì)使用 PROTEL。早期的 PROTEL 主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用 ，運(yùn)行在 DOS 環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無(wú)硬盤(pán) 286 機(jī)的 1M 內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL 已發(fā)展到 DXP 2022，是個(gè)龐大的 EDA 軟件，完全安裝有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95 環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線） 、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如 ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度 PCB 的 100%布通率。Protel99 SE 共分 5 個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB 設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析） 、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD 設(shè)計(jì)。以下介紹一些 Protel99SE的部分最新功能： 　　◆可生成 30 多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； 　　◆強(qiáng)大的全局編輯功能； 　　◆在原理圖中選擇一級(jí)器件，PCB 中同樣的器件也將被選中； 　　◆同時(shí)運(yùn)行原理圖和 PCB，在打開(kāi)的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò) 　　◆既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到 PCB） ，也可以進(jìn)行反向注釋（由 PCB 到原理圖） ，以保持電氣原理圖和 PCB 在設(shè)計(jì)上的一致性； 　　◆滿足國(guó)際化設(shè)計(jì)要求（包括國(guó)標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728 國(guó)標(biāo)庫(kù)） ； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒?SPICE 3f5） ； 　　◆支持用 CUPL 語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì) PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED 下載文件； * PCB 可設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層； 　　◆強(qiáng)大的“ 規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 　　◆智能覆銅功能，覆鈾可以自動(dòng)重鋪； 　　◆提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； 　　◆放置漢字功能； 　　◆可以輸入和輸出 DXF、DWG 格式文件，實(shí)現(xiàn)和 AutoCAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換； 　　◆智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的 PGA、BGA 封裝很有用） ； 　　◆方便的打印預(yù)覽功能，不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印結(jié)果； 　　◆獨(dú)特的 3D 顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果；本文的硬件設(shè)計(jì)就是在 protel 軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 主電路硬件電路設(shè)計(jì)圖 51 主電路硬件電路主電路硬件設(shè)計(jì)如圖 51 所示，10V 直流電輸入進(jìn)來(lái)后，經(jīng)過(guò)熔斷器和壓敏電阻保護(hù)，送給 buckboost 拓?fù)?。其中?是采樣電阻，目的是采集 mos 管電流，2R形成電流閉環(huán)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 控制電路設(shè)計(jì)圖 52 控制電路硬件電路控制電路如圖 52 所示，輸出電壓經(jīng)過(guò) PC817 光耦隔離后，送入 UC3845 的1 腳，形成電壓閉環(huán)。Mos 管電流經(jīng)采樣電阻后送給 UC3845 的 3 腳，形成電流閉環(huán)。這樣，由 UC3845 就形成了 buckboost 電路的電壓、電流雙閉環(huán)控制。UC3845 輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng) 6 腳輸出驅(qū)動(dòng) mos 管。 PCB 印制板圖圖 53 PCB 印制電路板圖本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 加工所需的 PCB 印制板圖如圖所示，PCB 為一個(gè)雙面板，考慮到電磁干擾和回路阻抗的影響，將電源線和地線進(jìn)行了加粗，并且所有走線不走直角，盡量減少過(guò)孔的數(shù)目。 Buckboost 電路實(shí)驗(yàn)測(cè)試將 PCB 印制板圖加工、焊接完成后，進(jìn)行了器件焊接。在此基礎(chǔ)上，采集了輸出電壓波形并進(jìn)行了分析。圖 54 開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 圖 54 為開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其開(kāi)通信號(hào)幅值+15V，關(guān)斷信號(hào)幅值7V ，能保證開(kāi)關(guān)管的可靠導(dǎo)通和關(guān)斷。圖 55 MOS 管電壓 的波形ceV本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 55 為開(kāi)關(guān)管的 電壓波形，可以看出，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，開(kāi)關(guān)管可ceV靠的工作在飽和和關(guān)斷區(qū)。圖 56 空載時(shí)輸出電壓測(cè)試波形圖 56 為空載時(shí)電壓輸出波形，由示波器波形可以看出，輸出電壓的最大值為，最小值 ，基本符合設(shè)計(jì)要求。計(jì)算紋波電壓：紋波電壓峰峰值==2V ，有效值為 ?紋波系數(shù)= 10%，符合設(shè)計(jì)電路的紋波電壓要求。%.??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 54 帶額定負(fù)載時(shí)輸出電壓測(cè)試波形圖 54 為帶額定負(fù)載后輸出電壓波形，其最大值為 ，最小值 ，基本符合輸出電壓 15V 的設(shè)計(jì)要求計(jì)算紋波電壓：峰峰值：= ；有效值為 。?紋波系數(shù)： 10%，符合設(shè)計(jì)要求.%?由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，設(shè)計(jì)的 Buckboost 變換電路無(wú)論是在輸出電壓幅值還是紋波電壓系數(shù)方面均符合設(shè)計(jì)要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 結(jié) 論DCDC 變換電路如今是極為重要的應(yīng)用電路，在電動(dòng)車(chē)、電源等諸多場(chǎng)合發(fā)揮著重大作用。本文在對(duì) Buckboost 系統(tǒng)進(jìn)行理論研究、電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上得出的主要成果和結(jié)論如下：1．分析了 DCDC 電路的應(yīng)用場(chǎng)合及研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了有關(guān) Buckboos的相關(guān)情況，對(duì)現(xiàn)有 DCDC 變換電路研究重點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展反向做了很好的綜述。2. 研究了 Buckboost 電路的基本工作原理。重點(diǎn)分析了電感電流聯(lián)系和不連續(xù)情況下電路的基本關(guān)系和特性。3. 提出了基于 UC3845 的電壓、電流雙閉環(huán)控制電路，并針對(duì)控制電路加入PC817 和 TL431 電路，大大提高了系統(tǒng)性能。4. 構(gòu)建了主電路和控制電路的硬件設(shè)計(jì)，完成了原理圖和 PCB 印制電路板圖的設(shè)計(jì)，并在加工完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的 Buckboost 電路輸出電壓穩(wěn)定，電壓紋波小，符合設(shè)計(jì)要求。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 參考文獻(xiàn)[1] 王兆安、黃俊，電力電子技術(shù)，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2022[2] 賀益康，:科學(xué)出版社，2022[3] 劉樹(shù)林，輸出本質(zhì)安全型 BuckBoost DCDC 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