电力电子课程设计直流开关稳压电源设计.doc

《电子科学与技术》课程设计报告 课题：直流开关稳压电源设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 2011级三班 姓 名 刘文 学 号 201114240314 指导教师 口 期 TOC \o 1-5 \h \z HYPERLINK \l bookmark4 \o Current Document \h 一、 设计任务及要求 3 HYPERLINK \l bookmark6 \o Current Document \h 二、 总设计流程图 3 HYPERLINK \l bookmark8 \o Current Document \h 三、 降压型电路工作原理（主电路） 3 1、 降压斩波电路 2、 参数的选取 HYPERLINK \l bookmark10 \o Current Document \h 四、 控制电路的核心（AT89C51） 5 HYPERLINK \l bookmark12 \o Current Document \h 五、 驱动电路核心芯片（IR2110） 6 HYPERLINK \l bookmark14 \o Current Document \h 六、 总电路图 8 HYPERLINK \l bookmark16 \o Current Document \h 七、 设计小结 9 HYPERLINK \l bookmark18 \o Current Document \h 八、 附录 9 一、 设计任务及要求 设计一款降压型PWM DC-DC开关稳压电源，设计参数如下: 1、 给定输入电压10V,输入功率20W,要求输出电压5V 2、 设计主电路 3、 设计控制电路和驱动电路 4、 计算主电路电力电子器件参数 5、 绘制主电路、控制电路和驱动电路电路图 6、 绘制完整电路图 二、 总设计流程图 控制电路牛成 驱动电路 主电路 PWM脉冲 放大 三、降压型电路工作原理（主电路） 1、降压型DC-DC开关电源原理简介 将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的 过程称为DC-DC交换，完成这一变换的电路称为DC-DC转换器。 根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC转换器可分为非隔离 式DC-DC转换器和隔离式DC-DC转换器。降压型DC-DC开关电 源属于非隔离式的。 降压烈DC-DC转换器主电路图如下： Uin\-EZKvd电漓IoUo Uin \-E ZKvd 电漓 Io Uo 其中，功率IGBT为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路 决定，/二罟L和C为滤波元件。驱动VT导通时，负载电压Uo二Uin, 负载电流To按指数上升;控制VT关断时，二极管VD可保持输出电流 连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管VD续流，负载 电压U。近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续 且脉动小，通常串联L值较大的电感。至一个周期T结束，在驱动 VT导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载屯流在一 个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为 U（、= —E = ^E = aE % +1 砒 T 式中，ton为VT处于导通的时间，toff为VT处于关断的时间;T 为开关管控制信号的周期，即ton+toff; a为开关管导通时间与控制 信号周期之比，通常称为控制信号的占空比。从该式可以看出，，占 空比最大为1,若减小占空比，该电路输出电压总是低于输入电压， 因此将其称为降压型DC-DC转换器。负载电流的平均值为 R 若负载中电感值较小，则在VT管断后，负载电流会在一个周期内衰减为零，出现负载电流断续的情况。因此有降压DC-DC 开关电源有非连续电流模式(DCM)和连续电流模式(CCM)两种 工作模式。波形图如下所示： 在此次设计中，输出电压少二5V,输入电压E二10V,所以占空比 Uo 5V 1 zy — — —— 为：m。 2、参数的选取： a、电感L的选择 这里我们选取的1GBT的开关频率F=10KHZ—50KHZ? 开关的周期 T二 1/F二 1/50KHZ二20us; 占空比 a 二Uo/Ui二5V/10V二 1/2二0. 5; 一个周期处在10V电压的时间Ton二aT二0. 5X20us-10us： 在Ton时间内，纹波电流di二10%* 2A二0. 2A,纹波电流控制在±5% 以内； 在Ton吋间内，储能电感L两端压降二10V-5V二5V; 根据电感计算公式L二V*dt/di可以得到， 在 Ton 时间内,L二△U*Ton/di=5V*10us/0? 2A二250uH; 在实际应用屮，往往取理论值的1?5倍，所以估算电感值： L二 1. 5*250uH二375uH,所以 L375uH 这里选取L二2. 436mH. b、电容C的选择 从降压型