buck變換器的研究與設(shè)計解決方案畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-06-30 07:01本頁面
【正文】 =，C2=10uF，C0=1uF，二極管用IN4001，在電路圖中，R1和Rw組成輸出電壓調(diào)節(jié)電路，輸出電路，取120—240，流過的電流為5—10mA。通過示波器測試輸出電壓波形，發(fā)現(xiàn)輸出紋波電壓100mv，滿足設(shè)計要求。該電路使用一個全控器件V，圖中為IGBT，也可使用其他器件，若采用晶閘管，需要設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。斬波電路的典型用途之一是拖動直流電動機，也可帶蓄電池負(fù)載，兩種情況下負(fù)載中均會出現(xiàn)反電動勢，如圖中Em所示。電路的工作波形如下所示：圖6 電流連續(xù)時波形圖由圖6中的V的柵射電壓波形可知，在t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓=E，負(fù)載電流按指數(shù)曲線上升。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小，通常串接L值很大的電感。當(dāng)電路工作與穩(wěn)態(tài)時，負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等。由此式知，輸出到負(fù)載的電壓平均值最大為E，若減小占空比，則隨之減小。負(fù)載電流的平均值為 ，若負(fù)載中的L值較小，則在V關(guān)斷后，到了時刻，如圖7所示，負(fù)載電流已衰減至零，會出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。根據(jù)對輸出電壓平均值進行調(diào)制的方式不同，斬波電路可有三種控制方式：1） 保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間，稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM方式）。3） 和T都可調(diào)，使占空比改變，稱為混合型。圖7 電流斷續(xù)時波形以上的電壓電流關(guān)系還可以從能量傳遞關(guān)系簡單地推得。電源只在V處于通態(tài)時提供能量，為。一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即：則：與上述結(jié)論一致。在這種情況下，假設(shè)電源電流平均值為，則有：其值小于等于負(fù)載電流，由上式得 即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。1）對于電源，因為題目要求輸入電壓為2030V，且連續(xù)可調(diào)。所以該直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源。所以由歐姆定律可得負(fù)載電阻值為 ，可得到電路電阻應(yīng)該在。故需選擇集電極最大連續(xù)電流Ic1A，反向擊穿電壓Bvceo30V的IGBT。4)對于二極管的選擇，當(dāng)=1時，其承受最大反壓30V；而當(dāng)趨近于1時，其承受最大電流趨近于1A，故需選擇額定電壓大于30V，額定電流大于1A的二極管。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。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。選擇二極管型號為IN4001。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。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。PWM控制就是對脈沖寬度進行調(diào)制的技術(shù)。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。SG3525是定頻PWM電路，采用16引腳標(biāo)準(zhǔn)DIP封裝。 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。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。（3） 引腳3：振蕩器外接同步信號輸入端。（4） 引腳4：振蕩器輸出端。（6） 引腳6：振蕩器定時電阻接入端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，形成放電回路。（9） 引腳9：PWM信號輸入端。（11） 引腳11：輸出端A。（13） 引腳13：輸出級偏置電壓接入端。（15） 引腳15：偏置電源接入端。 SG3525芯片特點如下：（1） 工作電壓范圍：835v。（4） 具有振蕩器外部同步功能（5）死區(qū)時間可調(diào)。（7） 具有輸入欠電壓鎖定功能。（9）逐個脈沖關(guān)斷。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。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。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。根據(jù)任務(wù)要求需要頻率為40kHz，所以由上式可取=1μF, =10Ω,=。 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。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。 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能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通；(3)盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率；(4) 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣；(5)具有靈敏的過流保護能力。針對驅(qū)動電路的隔離方式：(1)采用磁耦隔離，最常用的是用時變壓器隔離，即通過一次側(cè)和二次側(cè)的磁耦聯(lián)系將電路隔開，從而取到電氣隔離的
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