DCDC变换器设计总结.docx

DC-DC变换器设计论文院系班级指导老师组别组员二〇一六年一月十五日前言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，如不间断电源（UPS）、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制，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效果。由于变压器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路（DC Chopper）一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况。直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路,一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，熟用这两种电路可为理解其他斩波电路打下坚实基础。升压直流电路作为将直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得到普通的应用。随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。升压斩波电路实际上采用的就是PWM技术。PMW控制方式是目前采用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随着电子技术的发展，近年来已发展各种集成控制芯片，这种芯片只需要外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点。所以，此次课题设计选题为设计使用全控型器件为MOSFET的升压斩波电路，主要讨论升压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理和设计。目录一、设计要求以及小组工作分配 …………………………6二、设计方案分析………………………………………………72.1全控型器件MOSFET管的介绍………………………72.2、DC-DC升压斩波电路的工作原理…………92.3、斩波电路输入输出电压的关系……………………102.4、DC-DC升压斩波电路稳压原理……………………11三、主要单元电路设计…………………………………………123.1、控制电路原理与设计………………………123.2、驱动电路原理与设计…………………………133.3、保护电路原理与设计…………………………153.4、PIC16f887单片机介绍…………………………16四、总电路设计与调试……………………………………………19附录…………………………………………………………23总结…………………………………………………………26七、致谢…………………………………………………………13设计要求以及小组工作分配 1. 数字控制的DC-DC变换器如下图，设计一个DC-DC变换电路:要求与提示：1、当输入电压Ui 在10~15V变化时，输出电压Uo=20V不变，Uo稳态相对误差不超过2%，即恒压输出；2、输出负载电流I2范围0~1A;3、试计算电源效率4、主电路可以采用boost电路（升压电路），控制电路可以采用PIC16F8872.组员任务分配1、查询资料2、电路设计3、参数计算4、PIC编程学习5、仿真学习6、焊制电路板二、设计方案分析全控型器件MOSFET管的介绍1.1 简单介绍MOSFET的原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。 功率场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型，但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），简称功率MOSFET（Power MOSFET）。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor--SIT）。其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。 功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为：耗尽型—当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道；增强型—对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。 1.2 功率MOSFET的结构 功率MOSF