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1、实训设计说明书 课程名称： 电力电子技术实训设计 设计题目： 开关恒流电源设计 专 业： 电气工程及其自动化班级：电自1303班学生姓名: 陈俊贤 学 号: 13404600107 指导教师: 李祥飞 2016 年 5 月 11 日1.引言电力电子技术课程设计是电气、电子、机电及其相关专业教学中的一个重要组成部分。通过电力电子技术课程设计的训练，可以全面调动学生的主观能动性，融会贯通其所学的电路、电子技术、自动控制和电力电子技术等课程基本原理和基本分析方法，进一步把书本知识与工程实际需要相结合，实现知识向技能的转化。在电路设计过程中，为了检验所设计的电路性能，必须搭建实际电路，以实验方式检验和
2、联调电路，整体设计过程不仅研制时间长、而且人为因素较大，其设计质量取决于设计者准备工作是否充分，也取决于设计者的经验、技能、信心和耐心。了解、掌握和考核相关应用技术重点和难点就是学习和应用一些工程设计方法和技能，包括了以下几个方面：（1）技术文献的应用，利用图书、论文和网络资源查找相关和相近的信息，整理和索取所需的资料和参数。（2）至少掌握一种电路设计辅助软件，本课程设计只要求掌握altium desinger或protel99se，以及相类似电路设计辅助软件。（3）掌握和使用PCB制板、电路制作工艺，本课程设计对PCB制板和电路制作工艺要求较高，也是课程设计是否成功和达标的关键。（4）掌握基
3、本测试仪器使用技能，本课程设计要求掌握的仪器有万用表、示波器等。（5）掌握构建实验和测试条件的方法，课程设计当中往住是分步骤和分测试模块进行的，因此分布构建各步骤和测试模块，成为实验和测试的关键。（6）掌握和使用multisim、saber 、proteous和matlab 等工程设计软件，辅助设计电路的基本方法。2.设计任务（1） Buck Chopper开关电源设计，要求正确选择控制方案，查阅参考资料。 设计题：设计buck AC/DC 变换器。电源电压Vs=220V，额定负载电流11A，最小负载电流为1.1A，开关频率fs=20khz 。；纹波小于1。要求最小负载时电感电流不断流。计算输
4、出滤波电感L和电容C要求输出电压Vo=60140V可调，求占空比。满足条件，求输出电压最大调整范围；（2）绘制电气控制原理图，包括主电路图，并进行仿真验证；（3）运用HV9910芯片制作恒流电路；（4）根据安装接线图，进行实物连接，调试；（5）编制完整的设计说明书。3.设计计算4.电路仿真验证4.1 AC-DC 仿真设计并制作如图1所示开关稳压电源。AC-DC电路如图1所示，由交流电压源，二极管组成的整流桥，电解电容和无极性电容组成。图1 AC-DC电路图各器件仿真参数如表一所示。表1 AC-DC电路器件仿真参数表序号名称数据库组系列参数设置1AC-POWER主数据库SourcesPOWER_
5、SOURCES220V,50HZ21N4007GP*4主数据库DiodesDIODE1N4007GP3电解电容主数据库BasicCAP_ELECTROLIT22uf4电容主数据库BasicCAPACITOR100uf5ground主数据库BasicPOWER_SOURCES AC-DC仿真结果如图2和图3所示，其中图2交流输入波形，图3整流滤波后输出的波形。从图中可看出交流输入的峰值为310V，有效值为220V，满足峰值和有效值的公式 ：交流有效值为峰值的0.707倍;直流输出为310V，整流后的波形为输入的1.4倍。（差一句）图2 交流输入波形图3 整流滤波后输出波形图4 输出输入波形比较4
6、.2 DC-DC仿真1设计并制作如图1所示开关稳压电源。DC-DC电路如图1所示，由直流电压源，二极管，mosfet管，脉冲信号源，电解电容，电感和负载组成。图1 DC-DC电路图各器件仿真参数如表一所示。表1 DC-DC电路器件仿真参数表序号名称数据库组系列参数设置1BIPOLAR_VOLTAGE主数据库SourcesSIGNAL_VOLTAGE_SOURCEPositive Pulse Voltage ：10VNegative Pulse Voltage ：10VDuty Cyde :60%Frequency:100khz2DC_POWER主数据库SourcesPOWER_SOURCES1
7、2V3IRF840主数据库TransistorsMOS_3TENIRF8404ground主数据库BasicPOWER_SOURCES5DIODE_VIRTUAL主数据库DiodesDIODE_VIRTUALDIODE_VIRTUAL6电解电容主数据库BasicCAP_ELECTROLIT22uf7电阻主数据库BasicRESISTER28电感主数据库BasicINDUCTOR3mhDC-DC仿真结果如图2所示，其中图2交流输入波形，图3整流滤波后输出的波形。从图中可看出交流输入的峰值为310V，有效值为220V，满足峰值和有效值的公式 ：交流有效值为峰值的0.707倍;直流输出为310V，整
8、流后的波形为输入的1.4倍。（差一句）图2 DC-DC输入输出电压波形图脉冲要波形如图A所示 图A4.3 DC-DC仿真2设计并制作如图1所示开关稳压电源。AC-DC电路如图1所示，由交流电压源，二极管组成的整流桥，电解电容和无极性电容组成。图1 DC-DC电路图各器件仿真参数如表一所示。表1 AC-DC电路器件仿真参数表序号名称数据库组系列参数设置1BIPOLAR_VOLTAGE主数据库SourcesSIGNAL_VOLTAGE_SOURCEPositive Pulse Voltage ：10VNegative Pulse Voltage ：10VDuty Cyde :60%Frequenc
9、y:100khz2DC_POWER主数据库SourcesPOWER_SOURCES12V3IRF840主数据库TransistorsMOS_3TENIRF8404ground主数据库BasicPOWER_SOURCES5DIODE_VIRTUAL主数据库DiodesDIODE_VIRTUALDIODE_VIRTUAL6电解电容主数据库BasicCAP_ELECTROLIT22uf7电阻主数据库BasicRESISTER28电感主数据库BasicINDUCTOR3mh图2 DC-DC输入输出电压波形图Buck Chopper电源电路的原理分析，定量计算，学习和运用有关的辅助设计工具，进行相关的设
10、计、制作、调试和测试。4.开关恒流源实物设计4.4 Buck AC/DC仿真设计并制作如图1所示开关稳压电源。Buck AC/DC电路如图1所示，由交流电压源，二极管组成的整流桥，电解电容和无极性电容，脉冲信号源，电感，负载组成。图1 Buck AC/DC电路图各器件仿真参数如表一所示。表1 AC-DC电路器件仿真参数表序号名称数据库组系类参数设置1AC-POWER主数据库SourcesPOWER SOURCES220V 50Hz21N4007主数据库DiodesDIODE31N4007主数据库DiodesDIODE41N4007主数据库DiodesDIODE51N4007主数据库Diodes
11、DIODE6R1主数据库BasicRESISTOR1M7C1主数据库BasicCAP ELECTROLIT22uF8C2主数据库BasicCAPACITOR100nF9BIPOLAR-VOLTAGE主数据库SourcesSIGNAL-VOLTAGR-SO.10V 100KHz10DIODE-VIRTUAC主数据库DiodesDIODES-VIRTUAC11L1主数据库BasicINDUCTOR3mH12C3主数据库BasicCAP ELECTROLIT22uF Buck AC-DC仿真结果如图2和图3所示，其中图2输入输入电压的波形，图3输入输出纹波的波形。从图中可看出交流输入的峰值为310V
12、，有效值为220V，满足峰值和有效值的公式 ：交流有效值为峰值的0.707倍;直流输出为310V，整流后的波形为输入的1.4倍。图2 输入输出电压波形图图3输入输出纹波波形图5.Buck Chopper工作原理原理如图2和图3所示。图2图3（1）导通状态（2）截止状态（3）输入输出关系称为占空比6HV9910介绍HV9910 是 PWM 高效率LED驱动IC。它允许电压从 8VDC 一直到 450VDC而对HB LED有效控制。 HV9910通过一个可升至 300 KHz的频率来控制外部的 MOSFET，该频率可用一个电阻调整。 LED串是受到恒定电流的控制而不是电压, 如此可提供持续稳定的光输出和提高可靠度。输出电流调整范围可从MA级到1.0A。HV9910 使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达 450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910的线性调光器的外部控制电压所控制。另外，HV9910也提供一个低频的PWM调光功能，能接受一个外部达几KHz的控制信号在0-100的占空比下进行调光。器件极限参数Vin to GND .-0.5V to +470VCS.-0.3V to 0.8VLD, PWM_D to GND.
