电力电子课程设计_BUCK变换器设计.pdf

目录 引言2 第一章 设计要求与方案2 1.1 课程设计要求2 1.2 方案确定3 第二章 直流稳压电源设计3 2.1 设计要求3 2.2 直流稳压电源原理描述4 2.3 设计步骤及电路元件选择5 第三章 Buck 变换器设计6 3.1 Buck 变换器基本工作原理6 3.2 Buck 变换器工作模态分析7 3.3 Buck 变换器参数设计10 3.3.1 Buck 变换器性能指标10 3.3.2 Buck 变换器主电路设计10 第四章 控制电路设计12 4.1 直流—直流变换器控制系统原理12 4.2 控制电路设计14 第五章 课程设计总结17 参考文献18 附设计全图18 08 电气一班 潘维 200830151402 引言 随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备 的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻、薄、小和高效率 方向发展。开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备 中得到广泛的应用。伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高 效率的开关电源成为研究趋势。 开关电源分为AC/DC 和DC/DC ，其中DC/DC 变换已实现模块化，其设计 技术和生产工艺已相对成熟和标准化。DC/DC 变换是将固定的直流电压变换成 可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也 可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。 BUCK 降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK 作为 全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT 是MOSFET 与 双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET 易驱动的特点，又具有功率晶体管电 压、电流容量大等优点。其频率特性介于 MOSFET 与功率晶体管之间，可正常 工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地 位。所以用BUCK 作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT 易驱动，电压、 电流容量大的优点。 BUCK 降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领 域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势， 促进了IGBT 降压斩波电路的发展。 第一章 设计要求与方案 1.1 课程设计要求 1、采用降压斩波主电路 2、输入直流电压：10~ 14V 3、输出电压：5V 4、最大输出负载电流：2A 5、输出功率：10W 1.2 方案确定 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路和以电力电子器 件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工 作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关 断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子 开关时就无需驱动电路。 根据降压斩波电路设计任务要求设计稳压电源、BUCK 电路及控制电路，设 计出降压斩波电路的结构框图如图1 所示。 图1.1 降压斩波电路结构框图 在图1 结构框图中，BUCK 电路是用来产生降压斩波电路的，控制电路产生 的控制信号传到BUCK 电路，使信号为加在开关控制端，可以使其开通或关断。 通过控制开关的开通和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。 第二章 直流稳压电源设计 2.1 设计要求 设计一个输出电压在 10~ 14V 可调的串联型直流稳压电源，将市电 (220V/50HZ) 的交流电)经电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路后转变为 10~ 14V 的直流稳定电压。 2.2 直流稳压电源原理描述 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和 直流发电机外，大多数是采用把交流电