buck變換器的研究與設(shè)計(jì)解決方案畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-05-19 07:01本頁面
【正文】 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。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。（10）雙路輸出（灌電流/拉電流）：Ma(峰值)其11和14腳輸出兩個(gè)等幅、等頻、相位互補(bǔ)、占空比可調(diào)的PWM信號(hào)。（8） 具有PWM鎖存功能，禁止多脈沖。（6） 內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。（2） （3） 振蕩器頻率工作范圍：100Hz500kHz。（16） 引腳16：基準(zhǔn)電源輸出端。（14） 引腳14：輸出端B。（12） 引腳12：信號(hào)地。（10） 引腳10：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。（8） 引腳8：軟啟動(dòng)電容接入端。（7）引腳7：振蕩器放電端。（5）引腳5：振蕩器定時(shí)電容接入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。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)。（2）引腳2：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。其各引腳功能如圖4所示，內(nèi)部框圖如圖5所示。對(duì)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(hù)電路等。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。因?yàn)閿夭娐酚腥N控制方式，又因?yàn)镻WM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。脈寬調(diào)節(jié)器的基本工作原理是用一個(gè)電壓比較器，在正輸入端輸入一個(gè)三角波，在負(fù)輸入端輸入一直流電平，比較后輸出一方波信號(hào)，改變負(fù)輸入端直流電平的大小，即可改變方波信號(hào)的脈寬。5控制電路方案比較及選擇：控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過對(duì)占空比的調(diào)節(jié)達(dá)到控制輸出電壓大小。其中,電容C1=100uF并且耐壓50V，三端集成穩(wěn)壓器型號(hào)為7815。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。5)主電路的設(shè)計(jì)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(jì)算是非常復(fù)雜的，在此對(duì)電感不予計(jì)算，認(rèn)定電感值L很大。而一般的IGBT基本上都可以滿足這個(gè)要求。3)對(duì)于IGBT的選擇，由圖6易知當(dāng)IGBT截止時(shí)，回路通過二極管續(xù)流，此時(shí)IGBT兩端承受最大正壓為30V；而當(dāng)=1時(shí)，IGBT有最大電流，其值為1A。2）對(duì)于電阻，因?yàn)楫?dāng)輸出電壓為15V時(shí)。其直流穩(wěn)壓電源模塊的設(shè)計(jì)已在前面完成。 主電路參數(shù)討論主電路中需要確定參數(shù)的元器件有IGBT、二極管、直流電源、電感、電阻值的確定，其參數(shù)確定過程如下。在上述情況中，均假設(shè)L值為無窮大，且負(fù)載電流平直。從負(fù)載看，在整個(gè)周期T中負(fù)載一直在消耗能量，消耗的能量為。由于L為無窮大，故負(fù)載電流維持為不變。本次設(shè)計(jì)電路采用PWM方式控制IGBT的通斷。2） 保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期T，稱為頻率調(diào)制。由波形可見，負(fù)載電壓平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。因此將該電路稱為降壓斬波電路。負(fù)載電壓的平均值為 ；式中，為V處于通態(tài)的時(shí)間；為V處于斷態(tài)的時(shí)間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比。至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)t=時(shí)刻，控制V關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。若負(fù)載中無反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，只需令Em=0。在圖5中，為在V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中的電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。3降壓斬波主電路設(shè)計(jì) BUCK電路工作原理圖5 BUCK電路圖降壓斬波電路（Buck Chopper）的原理圖如上所示。取為240，則由可以求得，=，故取為10k的精密線繞電位器即可實(shí)現(xiàn)電壓輸出為2030V的直流電。由于電路對(duì)紋波由要求，輸出紋波電壓：≤100mv，選定穩(wěn)壓系數(shù)，根據(jù)以及公式 ，可以求得：所以，濾波電容： 電容的耐壓要大于=，故濾波電容C取容量為470uF，耐壓為50V的電解電容。接著選用整流二極管和濾波電容，由于：。由于CW317 的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值。依據(jù)上述設(shè)計(jì)步驟，對(duì)本次課設(shè)的直流電源進(jìn)行設(shè)計(jì)，輸出電壓為20—30V。2） 確定整流二極管的正向平均電流ID、整流二極管的最大反向電壓和濾波電容的電容值和耐壓值。根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo、最大輸出電流Iomax，確定穩(wěn)壓器的型號(hào)及電路形式，步驟如下：1） 根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓UI，確定電源變壓器副邊電壓u2的有效值U2；根據(jù)穩(wěn)壓電源的最大輸出電流Iomax，確定流過電源變壓器副邊的電流I2和電源變壓器副邊的功率P2；根據(jù)P2，從表1 查出變壓器的效率η，從而確定電源變壓器原邊的功率P1。穩(wěn)壓器輸出電壓的可調(diào)范圍為Uo=，最大輸出電流Iomax =，輸入電壓與輸出電壓差的允許范圍為：UI Uo = 340V。可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器，有輸出正電壓的CW317，系列（LM317）三端穩(wěn)壓器；有輸出負(fù)電壓的CW337 系列（LM337）三端穩(wěn)壓器。因此，為了維持輸出電壓UI 穩(wěn)定不變，還需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。UI與交流電壓U2的有效值的關(guān)系為：；在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：；流過每只二極管的平均電為：
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