基于双向DC-DC电路的Buck开关稳压电源参考设计-2016教程.docx

 PAGE 10 基于双向DC-DC电路的Buck开关电源设计 学名：李群 同组成员：蒋世程，陈志明 Buck开关电源设计要求 （1）输入电压：20VDC～30VDC （2）输出电压：15VDC±1% （3）输出额定电流（Iorated）：2A （4）最小负载电流（Iomin）：0.2A （5）过载保护动作电流：2.2A～2.5A （6）电源调整率： SU ? 0.5% （7）负载调整率： SI ? 0.5% （8）输出纹波： ?Uopp ? 0.15V 二、主电路参数设计 （1）滤波电感设计 输出最小电流为 0.2A，最大负载阻抗 RLmax ? 75? ，设计此时电感电流临界连 续。 当输入电压变化时，占空比变化范围为： Dmax ? 0.75 、 Dmin ? 0.5 L ? 1 (1 ? D )R  T ? 375 μH  取 L ? 375μH 1 2 min Lmax 1 ?I Lpp1 ? ?I Lpp2 ? (1 ? Dmin )DminUdmax fL (1 ? Dmax )DmaxUdmin fL  ? 0.4A ? 0.2A  电感最大峰值电流 I Lmax ? Iomax ? 1 ?I 2  Lppmax ? 2.5 ? 0.2 ? 2.7A 电感电流最大有效值 I Lrmsmax ? I orated ? 2A  采用 EI28 磁芯，电感设计数据如下： 材料： TP3 或 TP4，最大磁密： Bm ? 0.3T  初级绕组匝数： N ? LI Lmax ? 40.1 Ae Bm 取 N ? 41  气隙垫层核算： 2 ? Bm ?0 ? ? NI Lmax 气隙垫层 ? ? 0.23mm  电感绕制参数： 初级绕组线径：?0.35mm 漆包线 3 股并绕 41 匝 气隙垫层：3 层纸 （2）输出滤波电容设计 2 C ? U dmax Dmin (1 ? Dmin ) ? 2.8μF 8Lf ?U opp 考虑等效串联电阻影响，电容选择应满足 ?ICmax Resr ? ?U oppmax ，对于大多数 铝电解电容，有 Resr C ? 65 ?10?6 ? ? F ，电容选择应满足 C ? 65 ?10?6 ? ?I Cmax ， ?U oppmax  ?6 由于 ?ICmax ? ?I Lmax ，有： C ? 65 ?10 ? 0.4 0.15  ? 173 ?10?6 F 取 C13 ? C19 ? 220μF C18 ? 47μF （3）主电路开关元件设计 MOS 管最大有效值电流  I VTrmsmax ? I orated  Dmax ? 1.7A 同步整流 MOS 管最大有效值电流 I VTrmsmax ? I orated ? 1.4A  1 ? Dmin MOS 管选择：额定电流不小于 3A，额定电压不低于 100V MOS 管选择：IRF630N 额定电流 9.3A 额定电压 200V 开通时间： ton ? tdon ? tr ? 22ns 关断时间： toff ? tdoff ? tf ? 42ns  峰值脉冲电流： Ism ? 37A （4）RCD 缓冲电路设计 1）电路运行基本条件 MOS 管关断时 DS 间最高电压 UABmax：U ABmax ? Udmax ? 30V MOS 管最小占空比 Dmin 或最小导通时间 tonmin： Dmin ? 0.5 ，tonmin ? 10μs MOS 管最大负载电流 IAmax： I Amax ? I Lmax ? 2.7A MOS 管开关频率 f： f ? 50kHz T ? 20μs  MOS 管的关断时间 tf： tf ? 15ns MOS 管允许最大电压上升率：无要求 MOS 管导通允许最大峰值电流 ICpmax： ICpmax ? 37A MOS 管开通允许最大电流上升率：无要求 2）参数设计 Cs 电容选择： I Amaxtf 2CS ? UCf ?? U  dmin CS ?? 0.68nF  电容选取： CS ? 2.2nF 、额定电压 50V 3）Rs 参数设计（5 分） 3RSCS ? tonmin ? 10μs  RS ? 152?  U ABmax ? I RS  A max ? ICpmax RS ? 0.9? P ? 1 fC U 2 ? 0.05W R 2 S ABmax Rs 电阻选取：20? 0.25W 4）二极管选择 MOS 管额定电流： I VTrms ? 1.7A VD 额定电流： I