【正文】 趙小妹 等， 一種新型 BuckBoost 變換器 ， 電力電子技術(shù) 2020 22(4): 5052 [10] 彭曉珊，余明揚(yáng) .PWM控制的開關(guān)電源仿真研究株洲工學(xué)院學(xué)報(bào) .2020,第 17卷第5期： p7982 [11] 王媛彬，劉健 .PWM開關(guān)變換器分析方法綜述 .電源世界 .2020，第 6期： p14 [12] Xu Jianping， Yu circuit model of switches for SPICE Electronics， Letters， 1988， ， ， p437438 [13] Xu Jianping， Yu Juebang， Zeng simulation of switched DCDC International Symposium on Circuits and Systems， 1991， ， p3032302本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 。 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 ， 2020 [2] 賀益康 ， 電力電子技術(shù) .北京 :科學(xué)出版社 ， 2020 [3] 劉樹林 ， 輸出本質(zhì)安全型 BuckBoost DCDC 變換器的分析與設(shè)計(jì) ， 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào) ， 2020， 28(3):6065 [4] 馬 麗梅， Buckboost DCDC 變換器的控制，河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020，37(4):101105 [5] 劉樹林 ,BuckBoost 變換器的能量傳輸模式及輸出紋波電壓分析 ,電子學(xué)報(bào)，2020， 20(5):838843 [6] 沈文軒 ， 全數(shù)字控制 BoostBuck DCDC 變換器的應(yīng)用 ， 電力電子技術(shù) 2020，13(1)： 2930. [7] 彭力 ,新型大功率升降壓型 DCDC 變換器控制研究 ,船電技術(shù) ， 1999， 3(1)： 2628 [8] 鐘久明 BuckBoost 變換器的本質(zhì)安全特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 西安科技大學(xué) 碩士學(xué)位論文 2020 [9] 高飛 。 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。 2. 研究了 Buckboost 電路 的基本工作原理。 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、電源等諸多場(chǎng)合發(fā)揮著重大作用。 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 ?。 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。 圖 54 開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 圖 54 為開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其開通信號(hào)幅值 +15V，關(guān)斷信號(hào)幅值 7V，能保證開關(guān)管的可靠導(dǎo)通和關(guān)斷。 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。 UC3845 輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，經(jīng) 6 腳輸出驅(qū)動(dòng) mos 管。 Mos 管電流經(jīng)采樣電阻后送給 UC3845 的 3 腳，形成電流閉環(huán)。其中， 2R 是采樣電阻，目的是采集 mos 管電流，形成電流閉環(huán)。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； ◆ 滿足國際化設(shè)計(jì)要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出， GB4728 國標(biāo)庫）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒?SPICE 3f5）； ◆ 支持用 CUPL 語言和原理圖設(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。 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，在無硬盤 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 2020，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。 R C5 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。 上圖中， R1 C2 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。這樣，輸出電本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 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。 電壓、電 流閉環(huán)電路 Q1R 2 2R 2 3R4C5R 1 9C2 C4C3R2R31122334488776655U11243U2V C C 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)其電壓超過 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。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 電壓反饋電路 231U3R 2 5R 2 4C6R6R51243U2V o u t 圖 45 電壓反饋電路 輸出電壓 Vout 經(jīng) R2 R25 分壓使得 R24 的電壓為 。 UC3845對(duì)于輸入電壓的變化立即反映為來自 N2電感電流在取樣電阻 R3 上的電壓變化，不經(jīng)過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。 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。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)。這段時(shí)間的長短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。 UC3845 的工作原 理是 ： 反饋電壓和 基準(zhǔn)電壓之差 ,經(jīng)誤差放大器 E/ A 放大后作為門限電壓 ,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。 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 開關(guān)電源。 從控制理論的角度講 ,電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)無條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。 由于電壓誤差放大器可專門用于控制占空比 ,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。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。 輸入電壓的變化立即引起電感電流的變化 ,電感電流的變化立即反映到電流控制回路而被抑制。其控制系統(tǒng)框圖如圖 42所示。無論電流的變化 ,還是電壓的變化 ,都 會(huì)使 PWM 輸出脈沖占空比發(fā)生變化。它在原有的電壓環(huán)上增加了電流反饋環(huán)節(jié) ， 構(gòu)成電壓電流雙閉環(huán)控制。由于電感的作用 ,電流滯后于電壓的變化 ,因而系統(tǒng)響應(yīng)速度慢 ,穩(wěn)定性差。電源輸出反饋電壓 Uf 與基準(zhǔn)電壓 Ug 比較放大得到誤差電壓 Ue， 該誤差電壓再與鋸齒波發(fā) 生器產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較 ,產(chǎn)生占空比變化的矩形波驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 選用 MYG05D180K 系列，它的 最大連續(xù)工作電壓為 14V，壓敏電壓為 18V。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。 壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為 ns 級(jí)，比空氣放電管快，比 TVS 管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護(hù)其響應(yīng)速度可以滿足要求。利用壓敏電阻的非線性特性，當(dāng)過電壓出現(xiàn)在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對(duì)固定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)。 在中國 臺(tái)灣 ，壓敏電阻器稱為 突波吸收器 ,有時(shí)也稱為 “電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器） ”?，F(xiàn)在大量使用的 氧化鋅 （ ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價(jià)元素（ Zn）和六價(jià)元素氧（ O）所構(gòu)成。英文名稱叫 “Voltage Dependent Resistor”簡(jiǎn)寫為 “VDR”, 或者叫做“Varistor。電流值約為： AUPI in a x ??? 選用規(guī)格為 20V/1A 的圓筒熔斷器。最終選擇型號(hào)為 FR151，其耐壓值 50V，電流 2A 的快恢復(fù)二極管。一般的二極管結(jié)面積小，不能通過較大電流，但結(jié)電容小，可在高頻率下工作，一般用于高頻電路和小功率的整流。現(xiàn)今最普遍的二極管大多是使用 半導(dǎo)體 材料如硅 或 鍺 。 早期的二極管包含 “貓須晶體（ Cat39。然而實(shí)際上二極管并不會(huì)表現(xiàn)出如此完美的開與關(guān)的方向性，而是較為復(fù)雜的非線性電子特征 ——這是由特定類型的二極管技術(shù)決定的。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時(shí)阻斷 （稱為逆向偏壓）。而 變?nèi)荻O管 （ Varicap Diode）則用來當(dāng)作電子式的可調(diào) 電容器 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 功率二極管選擇 二極管（ 英語 ： Diode），電子元件當(dāng)中，一種具有兩個(gè) 電極 的裝置，只允許電流由單一方向流過。 按照電壓耐壓 30V，電流 以上規(guī)格選擇 MOSFET 管。 耗盡型與增強(qiáng)型主要區(qū)別是在制造 SiO2 絕緣層中有大量的正離子，使在 P 型襯底的界面上感應(yīng)出較多的負(fù)電荷，即在兩個(gè) N 型區(qū)中間的 P 型硅內(nèi)形成一 N 型硅薄層而形成一導(dǎo)電溝道，所以在 VGS=0 時(shí)，有 VDS 作用時(shí)也有一定的 ID(IDSS)；當(dāng) VGS 有電壓時(shí) (可以是正電壓或負(fù)電壓 )，改變感應(yīng)的負(fù)電荷數(shù)量，從而改變 ID的大小。由于這種結(jié)構(gòu)在 VGS=0 時(shí)， ID=0，稱這種 MOSFET 為增強(qiáng)型。此 曲線 稱為轉(zhuǎn)換特性。當(dāng) VGS 增加到一定值時(shí)，其感應(yīng)的負(fù)電荷把兩個(gè)分離的 N 區(qū)溝通形成 N 溝道，這個(gè)臨界電壓稱為開啟電壓 (或稱 閾值電壓 、門限電壓 )，用符號(hào) VT 表示 (一般規(guī)定在 ID=10uA 時(shí)的 VGS 作為 VT)。 這層感應(yīng)的負(fù)電荷和 P 型襯