直流斩波电路的设计课程设计a 2

目 录

1 选题背景

1.1Buck电路的发展状况、基本原理及应用...............................................1 1.2基本设计任务...........................................................................................1

1.2.1 基本要求 ....................................................................................1 1.2.2 设计步骤......................................................................................1 1.2.3设计方法.......................................................................................1

2 电路设计.............................................................................................................1

2.1设计方案的论证.......................................................................................1 2.2设计框图...................................................................................................2 3 各主要电路及部件工作原理.............................................................................2

3.1控制电路...................................................................................................2

3.1.1 SG3525芯片介绍 .......................................................................2 3.2驱动电路...................................................................................................5 3.3降压斩波主电路........................................................................................5 4原理总图...............................................................................................................7 5 元器件清单..........................................................................................................7 6设计结果与分析...................................................................................................8 7设计体会及今后的改进意见...............................................................................9

7.1 体会...........................................................................................................9 7.2 本方案特点及存在的问题.......................................................................9 7.3 改进意见...................................................................................................9 参考文献................................................................................................................10

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直流斩波电路的设计

1．选题背景

1.1Buck电路的发展状况、基本原理及应用。

主要应用于低压大电流领域，其目的是为了解决续流管的导通损耗问题。采用一般的二极管续流，其导通电阻较大，应用在大电流场合时，损耗很大。用导通电阻非常小的MOS管代替二极管，可以解决损耗问题，但同时对驱动电路提出了更高的要求。此外，对Buck电路应用同步整流技术，用MOS管代替二极管后，电路从拓扑上整合了Buck和Boost两种变换器，为实现双向DC／DC变换提供了可能。在需要单向升降压且能量可以双向流动的场合，很有应用价值，如应用于混合动力电动汽车时，辅以三相可控全桥电路，可以实现蓄电池的充放电

1.2基本设计任务 1.2.1 基本要求 输入直流电压：Ud=15V

输出直流电压：3—12V之间任意可调 输出电压纹波：小于10% 1.2.2 设计步骤

⑴根据给出的技术要求，确定总体设计方案 ⑵选择具体的元件，进行硬件系统的设计 ⑶进行相应的电路设计，完成相应的功能 ⑷进行调试与修改 ⑸撰写课程设计说明书 1.2.3设计方法 ⑴降压斩波电路的设计 ⑶直流供电电源 ⑷控制和驱动电路

2 电路设计

2.1 设计方案的论证

方案一：采用SG3525产生矩形波，控制IGBT开关实现直流斩波降压。优点是：性能好，变化频率较高。缺点是：电路复杂，操作技术要求高，价格贵。

方案二：采用SG3525产生脉波，控制MOSFET开关实现直流斩波降压。特点是：变化频率高，电路简单，易操作。

根据经济和技术综合考虑，采用方案二。

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2.2设计框图

电源 ————> 降压斩波主电路 ————> 负载 ↑（控制）

SG3525产生脉波 降压斩波电路方框图

3 各主要电路及部件工作原理.

3.1控制电路 3.1.1SG3525芯片介绍

SG3525的功能特点及软起动功能

SG3525是定频PWM电路，采用16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图2(a)所示，内部框图如图2(b)所示。脚8为软起动端。

SG3525的引脚

图2（a）SG3525的引脚

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内部框图

图2（b）SG3525内部结构图

1 脚： 误差放大器的反相输入端；  2 脚： 误差放大器的同相输入端； 

3 脚：同步信号输入端， 同步脉冲的频率应比振荡器频率fS要低一些； 4 脚： 振荡器输出； 

5 脚： 振荡器外接定时电阻RT端，RT值为2～150 kΩ；

6 脚： 振荡器外接电容CT端，振荡器频率fs＝1／CT（0.7RT+3R0）, R0为⑤脚与⑦脚之间跨接的电阻，用来调节死区时间， 定时电容范围为0.001～0.1 μF；

7 脚：振荡器放电端，用外接电阻来控制死区时间，电阻范围为0～500 Ω； 8 脚：软启动端，外接软启动电容，该电容由内部Uref的50 μA恒流源充电； 9 脚： 误差放大器的输出端； 

10 脚：PWM信号封锁端， 当该脚为高电平时， 输出驱动脉冲信号，该脚主要用于故障保护； 

11 脚： A路驱动信号输出；  12脚： 接地； 

13脚： 输出集电极电压；  14脚： B路驱动信号输出；  15脚： 电源， 其范围为8～35 V； 16脚： 内部＋5 V基准电压.

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3.2驱动电路

驱动电路

3.3降压斩波主电路

主电路图

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1)工作原理

t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。

t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。

2)数量关系

3)负载电压平均值：

ton——V通的时间 toff——V断的时间 a--导通占空比 负载电流平均值：Io=Uo/R

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4.原理总图

原理总图

5.元件清单

表5-1 元器件清单

元件名称 SG3525 电阻1K 电阻10K 电阻5.1K 1N4148 电感47mH 数量(个) 1 2 2 2 2 1 元件名称 10K电位器 三极管8050/8550 电容0.01μF 电容100μF 光耦合器PC817 场效应管(RFU20) 数量 1 各1 1 1 1 1

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6.设计结果与分析

降压斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图1中Em所示。为使io连续且脉动小，通常使L值较大

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7.设计体会及今后的改进意见

7.1体会

本次的课程设计使我有了很多的心得体会，可以说这次直流降压斩波电路课程设计是在我们小组共同努力和在老师的精心指导下共同完成的。回顾此次电力电子课程设计，我感慨颇多，的确，从理论到实践，可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且培养了我的自学能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把自己所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。

在设计的过程中我发现了自己的不足之处，对自己以前所学的知识理解不够深刻，掌握的不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把自己以前学过的知识温故。

7.2本方案特点及存在的问题

特点：简洁，容易操作，可以很好的掌握。

问题：电压变化范围有限。没有保护电路设计。由于考虑不够周到，所以未设计整流部分，用学生电源代替。

7.3改进意见

深入理解直流斩波原理，将SG3525的功能充分发挥。可以加上整流部分的电路。再加上保护电路，使MOSFET使用更安全。

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参 考 文 献

[1]王兆安主编, 电力电子技术.第五版.北京:机械工业出版社.2009.5

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