【正文】 趙小妹等， 一種新型 BuckBoost 變換器，電力電子技術(shù) 2022 22(4): 5052[10] 彭曉珊， .2022,第17卷第5期：p7982[11]王媛彬， .，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（論文） 31 。本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 參考文獻(xiàn)[1] 王兆安、黃俊，電力電子技術(shù)，北京:機械工業(yè)出版社，2022[2] 賀益康，:科學(xué)出版社，2022[3] 劉樹林，輸出本質(zhì)安全型 BuckBoost DCDC 變換器的分析與設(shè)計，中國電機工程學(xué)報，2022，28(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，2022，37(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，2022，20(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) 2022，13(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 西安科技大學(xué) 碩士學(xué)位論文 2022[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（論文） 29 結(jié) 論DCDC 變換電路如今是極為重要的應(yīng)用電路，在電動車、電源等諸多場合發(fā)揮著重大作用。%.??本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 54 帶額定負(fù)載時輸出電壓測試波形圖 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)計要求計算紋波電壓：峰峰值：= ；有效值為 。圖 56 空載時輸出電壓測試波形圖 56 為空載時電壓輸出波形，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)計要求。圖 54 開關(guān)管的驅(qū)動信號 圖 54 為開關(guān)管的驅(qū)動信號，其開通信號幅值+15V，關(guān)斷信號幅值7V ，能保證開關(guān)管的可靠導(dǎo)通和關(guān)斷。 Buckboost 電路實驗測試將 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)動脈沖，經(jīng) 6 腳輸出驅(qū)動 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， 是采樣電阻，目的是采集 mos 管電流，2R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； 　　◆強大的全局編輯功能； 　　◆在原理圖中選擇一級器件，PCB 中同樣的器件也將被選中； 　　◆同時運行原理圖和 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（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)計上的一致性； 　　◆滿足國際化設(shè)計要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728 國標(biāo)庫） ； * 方便易用的數(shù)模混合仿真（兼容 SPICE 3f5） ； 　　◆支持用 CUPL 語言和原理圖設(shè)計 PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED 下載文件； * PCB 可設(shè)計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層； 　　◆強大的“ 規(guī)則驅(qū)動”設(shè)計環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計規(guī)則檢查； 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 　　◆智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪； 　　◆提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計模版； 　　◆放置漢字功能； 　　◆可以輸入和輸出 DXF、DWG 格式文件，實現(xiàn)和 AutoCAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換； 　　◆智能封裝導(dǎo)航（對于建立復(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布線工具使用 ，運行在 DOS 環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤 286 機的 1M 內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL 已發(fā)展到 DXP 2022，是個龐大的 EDA 軟件，完全安裝有 200 多 M，它工作在 WINDOWS95 環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線） 、可編程邏輯器件設(shè)計、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)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如 ORCAD，PSPICE，EXCEL 等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 PCB 的 100%布通率。RC5 構(gòu)成低通濾波器，將采到的電流信號濾波后供給 3 腳，提供電流反饋。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。這樣，輸出本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 電壓便會降低；反之，當(dāng)光耦電流變少時，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Q1R22R23R4C5R19C2 C4C3R2R3112233448 87 76 65 5U11243U2VCC圖 46 電壓、電流反閉環(huán)電路整個電路采用電流電壓雙閉環(huán)控制。當(dāng)其電壓超過 時，TL431 電流變大，從而使得光耦電流變大，此時光耦另一側(cè)電流也增大；反之，電流減少。本科畢業(yè)設(shè)計（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 。UC3845對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控制器提供啟動電源電壓， 此設(shè)計中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)。這段時間的長短由振蕩器輸出脈沖寬度決定。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)生的鋸齒波信號進(jìn)行比較,產(chǎn)生占空比變化的矩形波驅(qū)動信號。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)時間為 ns 級，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相對固定的電壓值，從而實現(xiàn)對后級電路的保護。 在中國臺灣，壓敏電阻器稱為 突波吸收器,有時也稱為“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元素（Zn）和六價元素氧（O）所構(gòu)成。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”, 或者叫做“Varistor。電流值約為： ?選用規(guī)格為 20V/1A 的圓筒熔斷器。最終選擇型號為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?，F(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。然而實際上二極管并不會表現(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（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 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，有 VDS 作用時也有一定的 ID(IDSS)；當(dāng) VGS 有電壓時(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，ID=0 ，稱這種 MOSFET 為增強型。此曲線稱為轉(zhuǎn)換特性。當(dāng)VGS 增加到一定值時，其感應(yīng)的負(fù)電荷把兩個分離的 N 區(qū)溝通形成 N 溝道，這個臨界電壓稱為開啟電壓(或稱閾值電壓、門限電壓)，用符號 VT 表示(一般規(guī)定在ID=10uA 時的 VGS 作為 VT)。這層感應(yīng)的負(fù)電荷和 P 型襯底中的多數(shù)載流子( 空穴) 的極性相反，所以稱為“ 反型層” ，這反型層有可能將漏與源的兩 N 型區(qū)連接起來形成導(dǎo)電溝道。此時可以將柵極與襯底看作電容器 的兩個極板，而氧化物絕緣層作為電容器的介質(zhì)。 若先不接 VGS(即 VGS=0)，在 D 與 S 極之間加一正電壓 VDS，漏極 D 與襯底之間的 PN 結(jié)處于反向，因此漏源之間不能導(dǎo)電。改變 VGS 的電壓可控制工作電流ID。 　N 溝道增強型 MOSFET 是為了改善某些參數(shù)的特性，如提高工作電流、提高工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開關(guān)特性等有不同的結(jié)構(gòu)及工藝，構(gòu)成所謂VMOS、DMOS、TMOS 等結(jié)構(gòu)。柵極 G 與漏極 D 及源極 S 是絕緣的，D 與 S 之間有兩個 PN 結(jié)。MOSFET 依照其“通道”的極性不同，可分為 ntype 與 ptype 的 MOSFET，通常又稱為 NMOSFET 與PMOSFET，其他簡稱尚包括 NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET 等。設(shè)輸出電壓的允許紋波值為 , 則電容值可用式求取:oV???oionVfItIC??由要求的指標(biāo)，按照輸出紋波電壓為輸出電壓的 10%計算，則，并且限定開關(guān)頻率 ，%0??? kHZf20????FfIoio ?.??????選取 ,50V 的電解電容。本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 依據(jù)電感設(shè)計的 AP 法，選用浙江鴻磁科技有限公司的 HC128 納米晶磁芯，經(jīng)過電感程序計算采用 24 匝銅箔繞制。它們比 EE 型有更大的窗口，可以用更粗的導(dǎo)線和更多的匝數(shù)。開放式的窗口沒有出線問題，