直流变换器设计及参数详说
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根据降压斩波电路设计任务要求设计稳压电源、BUCK电路及控制电路。BUCK电路是用来产生降乐斩波电路的，控制电路产生的控制信号传到BUCK电路，使信号为加在开关控制端，可以使其开通或关断。 Buck变换器基本原理： Buck电路即降压斩波电路，属直流斩波电路的一*种，和升压斩波电路构成直流斩波电路最基本的两种电路。直流斩波电路的功能是将直流电变为另-固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流一直流变换器。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。 如下图所示，电路中使用个全控型开关器件Q，开关管Q由开关脉冲信号驱动，脉冲信号来自脉冲信号控制电路，脉冲信号的周期T保持不变，而脉冲宽度ton可改变，这样便可以调节导通的占空比，进而改变输出电庆。为了在开关管关断时给负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管D。当晶体管导通时，若忽略其饱和压降，输出电用UO等于输入电压：当晶休管截止时，若忽略晶体管的漏电流，输出电压为0。电路的主要1.作波形如图。 整流电路设计 本设计采用桥式电路整流：由四个二极管组成t一个全桥整流电路。对整出来的电压进行傅里叶变换得由整流电路出来的电压含有较大的波纹，电压质量不太好，故需要进行滤波。本电路采用RC滤波器。因为电容滤波的直流输l电压UO与变术器副边电压U2的比值比较人，而且适用在小电流、整流管的冲击电流比较大的电路中。因此本电路选用的电容滤波。因为本电路要求有稳定得输出，因此还需要用到稳压_极管进行稳压。 驱动电路设计 如下图为有脉冲变压器组成的栅极驱动电路。其1.作原理为正向驱动信号使VI1导通，电源电压作用于脉冲变压器一次侧，二二次电压经二极管VD2、VD3和门集电阻后作用于ICBI，使ICBI导通。晶体管VT2犹豫基极反向偏置而截全。 当驱动信号为零的时候，VI1假i止，一-次励磁电流经VD1和VS迅速衰减，使在脉冲间隙期间脉冲变压器的磁通回零。变压器二次侧的反向电压经R2加到_.极管VD2.E。IGBI门极结电容上的电荷经Rg和VT2放掉，R2为T2的偏流电阻。 此电路的优点：这种电路不用独立的驱动电路，驱动电路结构简单，脉冲变化时，驱动电压幅值不变，可用于各种容量的ICBI的驱动。 此电路的缺点：截止时没有门极的反向电压，抗干扰能力不强。这种电路适用于驱动占空比小于50%的高频场合。 各部分参数设定 主电路中需要确定参数的元器件有IGBT、二极管、直流电源、电感、电容、电阻值的确定，其参数确定过程如下。本设计过程中设定I.作频率为100kHz。 (1)电源 因为题目要求输入电压为36V左右，所以通过整流电路得到该输入电压值。(2)心阻 因为当输出电压为12V时，输出电流为3A，可得到负我电阻为RL=Uo/Io=4Q。(3)IGBI 当IGBT截止时，回路通过.极管续流，此时IGBT两端承受最人正压为36V：而当=1时，ICBI有最人电流，其值为3A。故需设置IGBT的集电极最大连续电流Ic>3A，反向击穿电压Bvceo>36V。 (4)二极管 当=1时，其承受最人反压36V：而当趋近于1时，其受最大电流趋近于3A，故需设置二极管额定电压大于36V，额定电流人于3A。 在设计过程中遇到的问题及排除措施： (1)对直流斩波电路概念的不熟悉，感觉无从下手，经过对相关15籍的温习才明白原理。 (2)不清楚BUCK变换器的--些相关的参数怎么计算和选择(例如选用Lf和Cf)，经过上：网查询相关知识和同学进行讨论分析，经过计算最终确定相关原件选用的参数。 (3)开始设计的时候没有涉及驱动控制电路，后来发现自己忽略掉了这一块。(4)通过查资料知道了各种驱动电路类型，最终根据课程设计要求以及实际情况，考虑到频率要求为1khz为高频电路，同时斩波电路的占空比较小，故选择用由分立元件组成的驱动电路。 |
