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buck变换器设计
buck变换器设计
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buck变换器设计
电力电子技术课程设计
题目Buck变换器设计
学院计算机及信息科学学院
专业自动化
年级2012级
学号2224
姓名郑继伟
同组人付镜锋
指导教师何强黄巧莉
成绩
2014年07月26日
TOC\o1-3\h\z\u1引言 1
2PWM控制器设计 1
2.1PWM控制的基本原理 1
2.2控制电路设计 3
3buck变换器主电路设计 5
3.1主电路分析 7
3.2反馈回路设计 9
4buck变换器控制器设计 10
4.1系统分析 10
4.2控制器设计 12
4.3控制器实现 14
4.4缓冲电路设计 15
5问题和总结 17
参考文献: 18
附录: 18
Buck变换器设计
1引言
直流-直流变流器(DC-DCConverter)的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路为称斩波电路(DCChopper),它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,一般是指直接电变为另一直流电,这种情况下输入及输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。
降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让V导通一段时间ton,由电源E向L、R、
M供电,在此期间,uo=E。然后使V关断一段时间,此时电感L通过二极管VD向R
和M供电,uo=0。一个周期内的平均电压。输出电压小于电源电压,起到降压的作用[2]。
2PWM控制器设计
本组设计要求:BuckDC/DC变换器。电源电压Vs=12-18V,开关频率38kHz。要求输出电压Vo=9V;电感电流不断流,需要完成完成闭环设计(实现补偿网络)和MOSFET的。
2.1PWM控制的基本原理[1]
PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。
在采样控制理论中有一条重要的结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同,冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理。
图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
图2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形
以正弦PWM控制为例。把正弦半波分成N等份,就可把其看成是N个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于π/N,但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线,各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就得到PWM波形。各PWM脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理,PWM波形和正弦半波是等效的。对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。可见,所得到的PWM波形和期望得到的正弦波等效[2]。图3用PWM波形代替正弦波
2.2TL494的时序
当锯齿波电平<死区时间控制电平时,死区时间比较器输出高电平。
当锯齿波电平<反馈/PWM输入电平时,PWM比较器输出高电平。
死区时间控制电压和反馈/PWM输入电压,二者中较高的电平控制触发器时钟宽度。
当输出控制电压=H时,Q和时钟信号均为0时,Q1基极获高电平导通,/Q和时钟信号均为0时,Q2基极获高电平导通,两管轮流导通,称为推挽工作方式。
当输出控制电压=L时,时钟信号为0时,Q1和Q2基极获高电平导通,两管同时导通,称为单端工作方式。
图4TL494时序图
2.3控制电路设计
PWM控制芯片TL494是频率固定的PWM控制器,主要为开关电源控制器而设计。其具有:【2】
完整的脉冲宽度调制控制电路
片上的振荡器可以工作在主动模式和被动模式
片上集成误差放大器
片上集成5.0V基准电压
可调整的死区时间控制
输出晶体管输出和灌入电流可达500mA
输出控制可用于推挽式和单端式
低压锁定
控制电路
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