《BUCK型DCDC变换器电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《BUCK型DCDC变换器电路设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、合用标准文案辽宁工业大学电力电子技术 课程设计论文）题目： BUCK 型DC-DC变换器电路设计院系）：电气工程学院专业班级：自131班学 号： 130302021学生姓名：李君奥指导教师：签字）起止时间：课程设计论文任务及考语教研室：自动化院系：电气工程学院130302021学生姓名李君奥专业班级131课程设计论文题BUCK型DC-DC变换器电路设计实现功能设计一个将600VDC降低到220VDC的DC-DC变换器。设计任务及要求依照给出的技术参数指标，确定系统整体设计方案及系统控制构造框图。设计主电路，并对主电路中包括的元器件进行参数设计。 论 文 ） 任 务3)6)设计驱动电路和控制电路
2、。设计保护电路，电路拥有过流保护功能。进行matlab软件仿真解析。撰写、打印课程设计说明书，字数在4000字以上论文）。技术参数输入电压为600VDC，输出电压为220VDC，输出额定电流为2.5A，当输入电压在小范围变化时，电压调整率W 5%,变换器在满载时效率N1）部署任务，查阅资料，确定系统的组成计算参数，选择器件2天）6)90%。1天)设计主电路和驱动电路、控制电路、保护电路仿真解析2天）撰写、打印设计说明书2天）争论1天）2天)指 导 教 师 评 语 及 成 绩平时:总成绩:论文质量:争论:指导教师签字:注：成绩：平时20%论文质量60% 争论20%以百分制计算直流斩波电路作为将直
3、流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，在直流 传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中获得普 通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、起落压斩波电路、复合斩波电 路等多种方式的变换电路。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根本的一种电路，是用IGBT 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。全控型电力电子器件 IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域获得了广泛的应用。所以用IGBT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
4、量大的优点。直流斩波电路由控制电路，驱动电路，保护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依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也许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。在Matlab仿真实验中，当输入电压为600VDC时，输出电压为220VDC，输出额定电流为 2.5A，当输入 电压在小范围变化时，电压调整率W 5%,变换器在满载时效率N 90%。要点词：直流；降压斩波；电力电子；变换电路；目录第1章绪论 1第2章课程设计的方案 2归纳 2系统组成整体构造
5、2第3章电路设计 3主电路设计 3主电路方案 3工作原理 3参数解析 4驱动电路设计 5驱动电路方案选择 5工作原理 6控制电路设计 6控制电路方案选择 7工作原理 8控制芯片介绍 9保护电路设计 11过压保护电路 11主电路器件保护 11负载过压保护 11过流保护电路 12第4章仿真设计 14仿真软件说明 14仿真模型搭建 15仿真解析 17第5章课程设计总结 18参照文件 19第1章绪论结合课程设计题目及任务要求，归纳表达与之相关的睁开技术。该局部内容随着电 力电子技术的高速睁开，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。斩波电路分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC变换
6、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根本的一种电路，是用IGBT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，又拥有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特点介于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、中功率应用中据有了主导地位。所以用IGBT作为全控型器件的降
7、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 阔的睁开远景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率睁开的趋势，促使了BUCK降压斩波电路的睁开。直流降压斩波电路主要分为三个局部，分别为主电路模块，控制 电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必定考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电气隔断。但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实质应 用中需要注意以下问题：系统耗费的问，栅极电阻，驱动电路实现过流过压保护的问题。此 斩波电路中IGBT的驱动信号由集成脉宽调制控制器SG3525产生
8、，由于它简单可靠及使用 方便灵便，大大简化了脉宽调制器的设计及调试。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睁开远景，也由于开关电源向低电压，大电 流和高效率睁开的趋势，促使了 BUCK降压斩波电路的睁开。直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不中止电源无轨 电车、地铁列车、蓄电池供电的灵便车辆的无级变速及二十世纪八十年代流行的电动汽 车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的收 效。由于变速器的输入是电网电压经不能控整流而来的直流电压，所以直流斩波不但能 起到调压的作用，同时还能够起到有效地控制网侧
9、谐波电流的作用。第2章课程设计的方案归纳本次设计主若是综合应用所学知识，设计出 BUCK型DC-DC变换器电路设计，并在 实践的根本技术方面进行一次系统的训练。能够较全面地坚固和应用“电力电子技术 课程中所学的根本理论和根本方法，并初步掌握电力电子系统设计的根本方法。应用途合：直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交 直流电源。系统功能介绍：由信息电子电路组成的控制电路依照系统的工作要求形成控制信 号，经过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通也许关断来完成整个系统的功能。系统组成整体构造电力电子器件在实质应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电 子器件
10、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依照系统的工作 要求形成控制信号，经过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通也许关断来完成 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。依照降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设 计出降压斩波电路的构造框图如图2.1所示。控制电路 （含保护电路）驱动电路1主电路图 降压斩波电路构造框图在图2.1构造框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，控制电路产 生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号变换为加在开关控制端，能够使其开 通或关断的信号。经过控制开关的开通
11、和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。控制 电路中的保护电路是用来保护电路的，防范电路产生过电流现象损害电路设备。第3章电路设计3.1主电路设计3.1.1主电路方案依照所选课题设计要求设计一个降压斩波电路，可运用电力电子开关来控制电路的 通断即改变占空比，从而获得我们所想要的电压。这就可以依照所学的BUCK降压电路作 为主电路，这个方案是较为简单的方案，直接进行直直变换简化了电路构造。而另一种 方案是先把直流变交流降压，再把交流变直流，这种方案把本该简单的电路复杂化，不 可取。至于开关的选择，采用比较熟悉的全控型的IGBT管，而不选半控型的晶闸管，因 为IGBT控制较为简单，且它既拥有输入阻抗
12、高、开关速度快、驱动电路简单等特点，又用 通态压降小、耐压高、电流大等优点。3.1.2工作原理依照所学知识，直流降压斩波主电路如图3.1所示:图主电路图直流降压斩波主电路使用一个全控器件IGBT控制导通。用控制电路和驱动电路来控制 IGBT的通断，当t=0时，驱动IGBT导通，电源E向负载供电，负载电压U=E，负载电流I 按指数曲线上升。电路工作时波形图如图3.2所示：t_Vu当时辰，控制IGBT关断，负载电流经二极管D续流，负载电压0近似为零，负载电流指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，故串通L值较大的电感。至一个周期T结束，再驱动IGBT导通，重复上一周期的过程。当电力工作于稳态时负
13、载电流 在一个周期的初值和终值相等，负载电压的平均值为U43-1tt-t ton ，on offon为IGBT处于通态的时间；off为处于断态的时间；T为开关周期；。为导通占空比。Uo最大为E，假设减小占空比。，那么经过调治占空比a使输出到负载的电压平均值 Uo随Uo最大为U i，假设减小占空比a，那么 之减小。由此可知，输出到负载的电压平均值 Uo随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。3.1.3参数解析主电路中需要确定参数的元器件有IGBT、二极管、直流电源、电感、电阻值确实定， 其参数确定以下：(1) 电源要求输入电压为600V。(2) 电阻由于当输出电压为220V
14、时，假输出电流为。所以由欧姆定律3-2FR I o可得负载电阻值为88欧姆。(3)IGBT由图3易知当IGBT截止时，回路经过二极管续流，此时IGBT两端承受最大正压为600V ；而当 =1时，IGBT有最大电流，其值为6.8A。故需选择集电极最大连 续电流I c =13.6 a，反向击穿电压Bvceo 1200V的IGBT，而一般的IGBT都满足要求。(4)二极管其承受最大反压600V，其承受最大电流趋近于27.2A，考虑2倍裕量，合用标准文案故需选择UV,的二极管。-1200 IN-(5)电感 L=100mH6 开关频率 f=5KHz7)电容 设计要求输出电压纹波小于13.2驱动电路设计3
15、.2.1驱动电路方案选择IGBT是电力电子器件，控制电路产生的控制信号一般难以以直接驱动IGBT。所以需 要信号放大的电路。其他直流斩波电路会产生很大的电磁搅乱，会影响控制电路的正常 工作，甚至以致电力电子器件的损坏。所以还设计中还学要有带电气隔断的局部。该驱动局部是连接控制局部和主电路的桥梁，驱动电路的坚固与可靠性直接影响着 整个系统变流的成败。详尽来讲IGBT的驱动要求有一下几点：1 动向驱动能力强，能为IGBT栅极供应拥有陡峭前后沿的驱动脉冲。否那么IGBT 会在开通及关延时，同时要保证当IGBT损坏时驱动电路中的其他元件不会被损坏。2能向IGBT供应合适的正向和反向栅压，一般取 +15 V左右的正向栅压比较合适， 取-5V反向栅压能让IGB
