基于buckbooost电路的双向dcdc变换电路_毕业论文.doc

122110 2015年全国大学生电子设计竞赛 双向DC-DC变换器（A题） 【本科组】 2015年08月15号 摘 要 双向DC/DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，BDC）是一种可在双象限运行的直流变换器，能够实现能量的双向传输。随着开关电源技术的不断发展，双向DC/DC变换器已经大量应用到电动汽车、太阳能电池阵、不间断电源和分布式电站等领域，其作为DC/DC变换器的一种新的形式，势必会在开关电源领域上占据越来越重要的地位。由于在需要使用双向DC/DC变换器的场合很大程度上减轻系统的体积重量及成本，所以具有重要研究价值。既然题目要求是作用于可充电锂电池的双向的DC-DC变换器，肯定包括降压、升压、电压可调、恒流、等要求。考虑到题目对效率的要求，我们选择降压Buck电路，升压Boost电路，并用反馈电路和运放电路来实现电压可调和恒流等要求，通过一系列的测试和实验几大量的计算，基本上能完成题目的大部分要求。 关键词： 双向DC/DC变换器；双向Buck-Boost变换器；效率；恒流稳压 目 录 1系统方案 4 1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 4 1.2 测控电路系统的论证与选择 4 2 系统理论分析与计算 4 2.1 双向Buck-BOOST主拓电路的分析 4 2.2 电感电流连续工作原理和基本关系 5 2.3 控制方法与参数计算 6 3 电路与程序设计 7 3.1 电路的设计 7 3.1.1 系统总体框图 7 3.1.2 给电池组充电Buck电路模块 7 3.1.3 电池放电Boost升压模块 8 3.1.4 测控模块电路原理图 8 3.1.5 电源 9 3.2 程序设计 9 4 测试方案与测试结果 15 4.1 测试方案 15 4.2 测试条件与仪器 15 4.3 测试结果及分析 15 4.3.1 测试结果(数据) 15 4.3.2 测试分析与结论 16 1系统方案 本系统主要由DC-DC双向变换器模块、测控电路模块及辅助电源模块构成，分别论证这几个模块的选择。 1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 方案一：采用大功率的线性稳压芯片搭建稳压电路，使充电压恒定，在输入电压高于充电合适电压时，实现对输入电压的降压，为电池组充电。该电路外围简单，稳压充电不需要软件控制，简单方便，但转换效率低。同时采用采用基于NE555的普通升压电路，这种电路设计简单，成本低，但转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小 图1 主电路 图2电感电流连续工作波形 S1导通 S1断开 图3 Buck-Boost不同开关模式下等效电路 2.2 电感电流连续工作原理和基本关系 电感电流连续工作时，Buck/Boost变换器有开关管S1导通和开关管S1关断两种工作模态。? 在开关模态1[0~]：? t=0时，S1导通，电源电压加载电感上，电感电流线性增长，二极管D戒指，负载电流由电容提供： t=时，电感电流增加到最大值，S1关断。在S1导通期间电感电流增加量 在开关模态2[?~?T]:? 稳态工作时，S1导通期间的增长量应等于S1关断期间的减小量，或作用在电感上电压的伏秒面积为零，有： 由(2-8)式，若=0.5，则=；若0.5，则；反之，0.5，。设变换器没有损耗，则输入电流平均值和输出电流平均值之比为 开关管S1截止时，加于集电极和发射极间电压为输入电压和输出电压之和，这也是二极管D截止时所承受的电压 由图1-2可见，电感电流平均值等于S1和D导通期间流过的电流平均值和之和，即： 开关管S1和二极管D电流的最大值、等于电感电流最大值。 S1导通期间，电容电压的变化量即输出电压脉动?由S1导通期间放电量=计算，因=，故： 2.3 控制方法与参数计算 1.Boost电路控制方法：负反馈。 2.Buck电路控制方法：正反馈+负反馈。 3.振荡频率计算公式： 4.反馈深度：TL431是一种并联稳压集成电路。三端可调分流基准源、可编程输出电压:2.5V~36V、电压参考误差：±0.4% ，典型值@25℃（TL431B）、低动态输出阻抗:0.22Ω(典型值)、温度补偿操作全额定工作温度范围、负载电流1.0毫安--100毫安。全温度范围内温度特性平坦，典型值为50 ppm/℃，最大输入电压为37V、最大工作电流150mA、内基准电压为2.495V(25°C)。 5.放大器选用基于L