电力电子装置设计与制作
电力电子装置课程设计

电力电子装置课程设计一、教学目标本课程的教学目标旨在让学生掌握电力电子装置的基本原理、组成结构、工作特性及应用领域。
通过本课程的学习,使学生能够:1.知识目标:了解电力电子器件的类型、特性及工作原理;掌握电力电子装置的电路组成、工作原理和性能指标;熟悉电力电子装置在各领域的应用。
2.技能目标:能够分析电力电子装置的电路结构,进行简单的电路设计;具备电力电子装置的调试、维护和故障排除能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对电力电子技术的兴趣,认识其在现代社会中的重要性,树立正确的技术观念和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.电力电子器件:介绍晶闸管、GTO、IGBT等常用电力电子器件的结构、特性和应用。
2.电力电子装置:详细讲解电力电子装置的电路组成、工作原理和性能指标,包括直流电动机调速系统、变频器、电力电子变压器等。
3.应用领域:介绍电力电子装置在工业、交通、家庭等领域的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,包括:1.讲授法:通过讲解电力电子器件的原理、特性及应用,使学生掌握基本知识。
2.讨论法:学生针对电力电子装置的实际案例进行讨论,提高学生分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法:分析电力电子装置在实际应用中的典型病例,培养学生解决实际问题的能力。
4.实验法:安排实验室实践环节,让学生亲自动手进行电力电子装置的搭建和调试,增强学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:《电力电子装置原理与应用》等。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,供学生拓展阅读。
3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,丰富教学手段。
4.实验设备:提供电力电子装置实验所需的设备,包括电源、负载、控制器等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式,以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,记录学生的表现,占总评的30%。
电力电子装置的多物理场的耦合模型及优化设计分析

皂力电 子装 置多物理 场 的耦合模 型 及 热器 宽度达 到 200mm 时 ,随宽度 的增加 ,电
匕设 计 方 法
力 电子装置温度 的变化 幅度逐 渐减 小。表明,
200mm 为散热器 的最佳 宽度指标 。
本 章 以热场 例,对 电力 电子 装置 多 物 拍々耦 合 模 型及 优 化 设 计 方 法 进 行 了探 讨 :
2_3-3风 机 与散 热 器模 型 电 力 电 子 装 置 风 机 耦 合 模 型 见 表 6。 为 确 定 散 热 器 尺 寸 , 对 之 热 阻 加 以 计 算
较 为重要。散 热器热阻的计算公式:
R: A t/P
公 式 中 ,R代 表 散 热 器 热 阻 、 △ t代 表 元 件 热度与空气 温度的差值 ,P代表发热元件 的 功耗指标。将 各项数据带入上述公 式后,即可 得 到 最 终 数 值 。
[2】齐 磊 ,原 辉 ,李 琳 .架 空 电 力 线 路 故 障 状 况 下 对 埋 地 金 属 管 道 感 性 耦 合 的 传 输 线 计 算 模 型 [J】.电 工 技 术 学
180m mx90m mX420mm 。
2.4.2散 热 器 优 化 结合 耦合 模 型及仿 真设 计 指标 ,本 课 题
采用 FLOTHERM 软件 ,对 散热器进行 了优化 设计。通过对仿真设计结果 的对 比发现,当散
的 尺 寸 等 进 行 优 化 设 计 ,能 够 达 到 降低 元 件 功 耗的 目的。 电力领域可将上述方法 拓展 应用到 磁场以及电场等物理场的优化设计 过程 中,在 建立耦合模型 的基础上 ,利用偏微 分方程计算 相应参数 。并采用 FLOTHERM 软件进 行仿真 设 计 , 得 到 优 化 设 计 结 果 , 为 电 力 领 域 的 长 远 发展奠定基础 。
电力电子技术中的逆变器设计与优化

电力电子技术中的逆变器设计与优化逆变器是电力电子领域中一种重要的设备,其作用是将直流电转换为交流电。
在现代工业和生活中,逆变器得到了广泛应用,如电力传输、太阳能发电系统、电动车等。
本文将重点探讨电力电子技术中的逆变器设计与优化。
一、逆变器的基本原理逆变器是一种能够将直流电源转换为交流电源输出的电力电子装置。
其基本原理是通过控制开关器件的开关状态和脉宽,实现直流电到交流电的转换。
具体来说,逆变器将直流电源经过整流、滤波等处理后的直流电转换为高频交流电,再经过滤波电路得到稳定的交流电输出。
二、逆变器设计要素1. 开关器件的选择:逆变器中常用的开关器件有晶体管和功率MOSFET。
根据应用的不同需求选择合适的开关器件,例如功率大、频率高的应用一般选择功率MOSFET。
2. 控制策略的设计:逆变器的控制策略直接影响其输出性能和效率。
常见的控制策略有脉宽调制(PWM)和多脉冲宽度调制(MPWM)。
通过调节开关器件的开关脉冲宽度,实现对输出电压的调节和控制。
3. 滤波电路设计:逆变器的输出是一个脉动的交流信号,需要经过滤波电路降低谐波,以获得稳定的交流电输出。
常用的滤波电路包括LC滤波电路和LCL滤波电路。
4. 保护电路设计:逆变器在工作过程中可能会遇到过电流、过压、过温等故障情况,需要设计相应的保护电路来确保逆变器的可靠运行。
常见的保护电路包括过电流保护、过温保护和短路保护等。
三、逆变器优化方法1. 提高逆变器的转换效率:逆变器的转换效率直接影响其能源利用率。
通过优化控制策略、减小开关器件的导通和开关损耗,以及选择低损耗的材料和元件等方法可以提高逆变器的转换效率。
2. 优化滤波电路:逆变器输出波形中的谐波会影响电能的传输和使用,同时也可能对电网和其他设备造成干扰。
通过优化滤波电路的参数和结构,减小谐波含量,可以提高逆变器的输出质量。
3. 降低逆变器的体积和重量:在一些应用场景中,逆变器的体积和重量是一个重要考量因素。
电气工程中的电力电子装置设计与应用

电气工程中的电力电子装置设计与应用电力电子装置是电气工程领域中的重要组成部分,它们在各种电力系统中起着至关重要的作用。
本文将探讨电力电子装置的设计和应用,以及该领域的最新发展和趋势。
一、电力电子装置的概述电力电子装置是将电能从一种形式转换为另一种形式的设备,通常涉及到电压和电流的控制。
电力电子装置可以用于各种应用,包括电力输配、电机驱动、电池充电等。
二、电力电子装置的设计原理电力电子装置的设计原理包括功率半导体器件的选择和驱动电路的设计。
常用的功率半导体器件有晶体管和二极管,也有新型的功率模块如IGBT和MOSFET。
通过选择合适的半导体器件,并设计适当的驱动电路,可以实现对电流和电压的精确控制。
三、电力电子装置在电力输配领域的应用在电力输配领域,电力电子装置广泛应用于直流输电、柔性交流输电和静止无功补偿等方面。
直流输电利用高压直流技术将电能输送到远距离,减少输电损耗和电压失真。
柔性交流输电则通过电力电子装置实现对交流电流的实时调节,提高电网稳定性。
静止无功补偿则通过电力电子装置实现对无功功率的控制,提高电网功率因数。
四、电力电子装置在电机驱动领域的应用电力电子装置在电机驱动领域有着广泛的应用。
通过对电机的供电进行控制,可以实现电机速度、转矩和功率的精确控制。
电机驱动系统通常包括变频器、电机控制器和传感器等组成部分,其中变频器是电力电子装置的核心部分。
电机驱动系统的优化设计可以提高电机的效率和性能。
五、电力电子装置在电池充电领域的应用电力电子装置在电池充电领域也有着重要的应用。
随着电动车和可再生能源的快速发展,电池充电技术成为了关键的环节。
通过电力电子装置对充电过程进行控制,可以实现对电池的快速充放电和保护,提高充电效率和电池寿命。
六、电力电子装置领域的最新发展和趋势随着科技的不断进步,电力电子装置领域也在不断发展。
近年来,功率半导体器件的性能不断提高,功率密度不断增加。
此外,无线能量传输、智能电网和电力电子变压器等新技术也得到了广泛关注。
电力电子毕业课程设计

电力电子毕业课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电力电子技术的基本原理,掌握常见电力电子器件的工作原理及应用。
2. 学生能掌握电力电子装置的设计方法,包括器件选型、参数计算和电路搭建。
3. 学生了解电力电子技术在新能源、电力系统和工业控制中的应用。
技能目标:1. 学生具备分析和解决实际电力电子工程问题的能力,能运用所学知识进行电路设计与调试。
2. 学生能运用相关软件(如PSPICE、MATLAB等)进行电力电子电路的仿真分析,提高实际操作能力。
3. 学生具备查阅相关技术文献、资料的能力,提高自学能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过课程学习,培养对电力电子技术的兴趣,激发创新意识和探索精神。
2. 学生能够关注电力电子技术的发展趋势,认识到其在国家能源战略和节能减排中的重要性。
3. 学生在课程实践中,培养严谨、负责的工作态度,提高沟通与协作能力。
本课程针对电力电子专业毕业生,结合学生特点和教学要求,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和工程素养。
通过课程学习,使学生具备电力电子技术的基本知识和技能,为未来的职业发展打下坚实基础。
同时,培养学生对电力电子技术的兴趣和责任感,为我国电力电子行业的发展贡献力量。
二、教学内容1. 电力电子器件原理及特性:包括二极管、晶体管、晶闸管、场效应晶体管等常见器件的工作原理、特性参数和应用领域。
教材章节:第1章 电力电子器件2. 电力电子变换电路:介绍AC-DC、DC-AC、DC-DC等基本电力电子变换电路的原理、拓扑结构及其应用。
教材章节:第2章 电力电子变换电路3. 电力电子装置设计:讲解装置设计方法、步骤,包括器件选型、参数计算、电路搭建等。
教材章节:第3章 电力电子装置设计4. 电力电子电路仿真:运用PSPICE、MATLAB等软件进行电力电子电路的仿真分析,提高学生实际操作能力。
教材章节:第4章 电力电子电路仿真5. 电力电子技术在新能源、电力系统和工业控制中的应用:分析各类应用实例,让学生了解电力电子技术的实际应用。
电力电子实验报告

电力电子实验报告一、实验目的本实验旨在通过搭建电力电子电路和测量电路参数,深入理解电力电子的基本原理和应用。
二、实验装置与仪器1. 稳压直流电源2. 功率电子器件(如二极管、晶闸管、MOS管等)3. 示波器4. 变压器5. 整流电路、逆变电路等电力电子实验电路板6. 电阻、电容、电感等元件7. 其他必要的实验器材和配件三、实验内容1. 实验一:整流器的实验a. 搭建并测量单相半波和全波整流电路的输出电压波形、输出电压和电流的平均值、有效值等参数。
b. 分析和比较两种整流电路的性能差异,并讨论其应用特点和限制。
2. 实验二:逆变器的实验a. 搭建并测量单相半桥和全桥逆变电路的输出电压波形、输出电压和电流的平均值、有效值等参数。
b. 分析和比较两种逆变电路的性能差异,并讨论其应用特点和限制。
3. 实验三:电力电子开关功率调节实验a. 搭建开关转换器或斩波电路实验电路,测量不同调节方式下的输出电压、电流和效率等参数。
b. 讨论开关功率调节的优缺点,以及不同调节方式的适用场景。
4. 实验四:PWM调制电路的实验a. 搭建简单的PWM调制电路,测量输出电压的调节范围、带宽等参数。
b. 分析PWM调制电路的工作原理和调节性能,探讨其在电力电子中的应用前景。
5. 实验五:电力电子控制系统的实验a. 搭建基于微控制器的电力电子控制系统,实现对某一电力电子器件的自动控制。
b. 测试并分析控制系统的稳定性、响应速度等性能指标,并讨论控制系统的设计考虑因素。
四、实验步骤与结果根据实验内容,按照以下步骤进行实验并记录实验结果:1. 记录实验所使用的电路和元件的连接方式和参数设置。
2. 使用示波器等仪器测量电路各个节点的电压和电流,并记录数据。
3. 分析实验结果,计算输出电压的平均值、有效值、波形畸变率等参数。
4. 对比实验数据,进行数据处理和性能比较。
5. 撰写实验结果报告并进行讨论。
五、实验结果分析根据实验结果,对各个实验内容进行数据分析和讨论,包括:1. 整流电路的性能比较:比较半波和全波整流电路的输出电压波形、平均值、有效值等参数,分析其差异和应用场景。
电力电子装置及系统课程设计报告

电力电子装置及系统课程设计报告1. 课程设计概述本课程设计的目的是通过对电力电子装置及系统的研究与实践,使学生掌握电力电子技术的基本原理、基本电路和基本器件,培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。
通过实际设计一个电力电子装置或系统,使学生了解电力电子装置在现代工业、交通运输、通信等领域的应用,为今后从事相关工作打下坚实的基础。
介绍电力电子技术的发展历程、基本概念、基本原理和发展趋势,使学生对电力电子技术有一个全面的了解。
介绍常用的电力电子装置及其基本电路,如半桥逆变器、全桥逆变器、谐振变换器等,使学生掌握这些电路的设计方法和工作原理。
介绍常用的电力电子器件,如晶闸管、MOSFET、IGBT等,使学生了解这些器件的结构、工作原理和性能参数。
根据课题要求,设计一个具有一定功能的电力电子装置或系统,并进行实际调试,使学生掌握电力电子装置及系统的设计方法和调试技巧。
指导学生撰写课程设计报告,并进行答辩准备,使学生养成良好的学术写作习惯和团队合作精神。
1.1 课程设计目的与任务本次电力电子装置及系统课程设计的目的是培养学生的工程设计能力和实践操作经验。
通过课程设计,使学生熟练掌握电力电子装置的基本原理、系统构成、运行控制和优化方法,从而能够独立完成电力电子装置的设计、安装、调试和运行维护工作。
课程设计还旨在提高学生的团队协作能力和创新意识,为将来的工程实践和技术创新打下坚实的基础。
电力电子装置的基本原理与设计:学生需掌握电力电子装置的基本原理、主要构成、电路设计及选型计算。
学生还需具备能够根据实际需求独立完成装置的初步设计能力。
系统的运行与控制:学生需理解并掌握电力电子系统的运行特性,包括稳定性、动态响应等。
学生还需掌握系统的控制策略,如PID控制、模糊控制等,并能够根据实际需求设计合适的控制系统。
优化与改进:学生需要根据实际需求和现场环境对电力电子装置进行优化和改进,以提高其性能和使用寿命。
这包括装置的节能优化、抗干扰设计以及可靠性提升等。
武汉理工大学电气电力电子装置课程设计

课程设计任务书学生姓名: 胡 浩 专业班级: 电 气1003指导教师: 吴 勇 工作单位: 自动化学院题 目: 高频开关电源设计初始条件:输入交流电源:单相220V,频率50HZ。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)设计高频开关电源要求达到:1、输出两路直流电压:+15V,-15V。
2、直流输出最大电流1A。
3、完成总电路设计和参数设计。
时间安排:课程设计时间为两周,将其分为三个阶段。
第一阶段:复习有关知识,阅读课程设计指导书,搞懂原理,并准备收集设计资料,此阶段约占总时间的20%。
第二阶段:根据设计的技术指标要求选择方案,设计计算。
约占总时间的40%。
第三阶段:完成设计和文档整理,约占总时间的40%。
指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日课程设计任务书学生姓名: 宋 威 专业班级: 电 气1003指导教师: 吴 勇 工作单位: 自动化学院题 目: 1KVA单相逆变器设计初始条件:输入直流电压:48V。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)设计容量为1KVA的逆变器,要求达到:1、输出单相220V交流电。
2、完成总体系统设计。
3、完成总电路和电力电子器件电压和电流定额计算。
时间安排:课程设计时间为两周,将其分为三个阶段。
第一阶段:复习有关知识,阅读课程设计指导书,搞懂原理,并准备收集设计资料,此阶段约占总时间的20%。
第二阶段:根据设计的技术指标要求选择方案,设计计算。
约占总时间的40%。
第三阶段:完成设计和文档整理,约占总时间的40%。
指导教师签名: 年 月 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日课程设计任务书学生姓名: 王 凯 专业班级: 电 气1003 指导教师: 吴 勇 工作单位: 自动化学院 题 目: 直流电动机调速系统设计初始条件:输入交流电源:三相380V,频率50HZ。
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I电气与电子信息工程学院《电力电子装置设计与制作》课程设计报告名称:开关直流降压电源(BUCK)设计专业名称:电气工程及其自动化班级: 11级电气工程及其自动化(一)班学号: 201140220121 姓名:方革指导教师:南光群张智泉设计时间:2014年12月8日——12月19日设计地点:K2-306及K2-414实验室开关电源装置设计与制作报告成绩评定表指导教师签字:《电力电子装置设计与制作》课程设计任务书2014~2015学年第一学期学生姓名:方革专业班级: 11级电气工程及其自动化一班指导教师:张智泉南光群工作部门:电气与电子信息工程学院一、课程设计题目:电力电子装置设计与制作二、课程设计内容根据题目选择合适的输入输出电压进行电路设计,在Protel或OrCAD软件上进行原理图绘制;满足设计要求后,再进行硬件制作和调试。
如实验结果不满足要求,则修改设计,直到满足要求为止。
设计题目选:题目一:开关直流降压电源(BUCK)设计主要技术指标:1)输入交流电压220V(可省略此环节)。
2)输入直流电压在8-18V之间。
3)输出直流电压5-16V,输出电压纹波小于2%。
4)输出电流1A。
5)采用脉宽调制PWM电路控制。
三、进度安排四、基本要求1、独立设计原理图各部分电路的设计;2、制作硬件实物,演示设计与调试的结果。
3、写出课程设计报告。
内容包括电路图、工作原理、实际测量波形、调试分析、测量精度、结论和体会。
4、写出设计报告:不少于3000字,统一复印封面并用A4纸写出报告。
○1封面、课程设计任务书○2摘要,关键词(中英文)○3方案选择,方案论证○4系统功能及原理。
(系统组成框图、电路原理图)○5各模块的功能,原理,器件选择○6实验结果以及分析○7设计小结○8附录---参考文献目录1.概述及其方案选择 (1)1.1 基本要求 (1)1.2 方案设计 (1)2.系统功能及原理 (2)2.1 系统总体框图及电路原理图 (2)2.2 基本电路 (2)2.3 主电路 (3)2.4 控制电路 (4)3.各模块原理及器件选择 (4)3.1 电源管理芯片 (4)3.1.1 TL494芯片主要特征 (5)3.1.2 TL494 工作原理简述 (5)3.1.3 TL494 脉冲控制 (5)3.2 Buck 变换器 (6)3.2.1 Buck 变换器工作原理 (7)3.2.2 Buck 变换器的参数计算 (7)3.3 MOSFET 的选择 (9)3.4 输出电路 (9)4.实验结果及其分析 (10)4.1 实验调试 (10)4.1.1 整体电路检查 (10)4.1.2 输出电压反馈回路的检测 (10)4.1.3 驱动电路的检测 (11)4.2 实验结果 (12)4.3 实物照片 (12)5.设计小结 (13)开关直流降压电源(BUCK)1.概述及其方案选择开关电源是利用现代电子电力技术控制功率器件(MOSFET、三极管等)的导通和关断时间来稳定输出电压的一种稳压电源,具有转换效率高,体积小,重量轻,控制精度高等优点。
开关电源与传统线性电源相比有以下区别:1)开关电源是直流电转变为高频脉冲电流,将电能储存到电感、电容元件中,利用电感、电容的特性将电能按预定的要求释放出来来改变输出电压或电流的;线性电源没有高频脉冲和储存元件,它利用元器件线性特性在负载变化时瞬间反馈控制输入达到稳定电压和电流的。
2)开关电源可以降压,也可以升压;线性电源只能降压。
3)开关电源效率高;线性电源效率低。
4)线性电源控制速度快,波纹小;开关电源波纹大。
1.1 基本要求输入直流10V,输出8V;开关振荡频率 23.4KHz。
1.2 方案设计采用MOSFET作为功率转换元件,MOSFET具有压降小,输入电阻高,动态特性好等特点。
控制方案采用TL494CJ脉冲宽度调制芯片,极大地简化电路设计,而且该芯片是一种功能非常完善的PWM驱动电路芯片,适用于多数电路,性能稳定,可靠性高,具有很大的现实意义。
2.系统功能及原理2.1 系统总体框图及电路原理图图2-1开关直流降压电源原理图图2-2开关直流降压电源控制框图2.2 基本电路开关式稳压电源的基本电路框图如下图2-3所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。
图 2-3 开关电源的组成开关电源中调整管工作在开关方式,只有导通和截止两个状态。
当输出电压发生变化时,采样电路将输出电压变化量的一部分送到比较放大电路,与基准电压进行比较并将二者的差值放大后送至脉冲调制电路,使脉冲波形的占空比发生变化。
此脉冲信号作为开关管的输入信号,使调整管导通和截止时间的比例也发生变化,从而使滤波后输出电压的平均值基本保持不变。
2.3 主电路。
本次课程设计中采用降压式开关电源(BUCK)路如图2-4所示。
当开关管VT1导通时,二极管VD1截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。
当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。
电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
这种电路使用元件少,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
图 2-4 降压式开关电源2.4 控制电路图 2-5 控制电路图芯片14脚输出基准电压通过电阻分压进入15号脚作来与16号反馈信号进行比较的基值。
从主电路输出端引出的反馈信号即16 号脚,与 15 号脚的基值进行比较,从面调节 8 号脚和 11 号脚输出的脉冲信号的占空比,从而达到调节 MOS 管的开通与关断的频率与时间,最终实现输出端输出理想的稳定的电压值。
本次设计选择输入 10V,输出 8V。
3.各模块原理及器件选择3.1 电源管理芯片TL494 TL494 是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494 有SO-16 和 PDIP-16 两种封装形式,以适应不同场合的要求。
3.1.1 TL494芯片主要特征◆ 集成了全部的脉宽调制电路◆ 内置主从振荡器◆ 内置误差放大器◆ 内置 5.0V 参考基准电压源◆ 可调整死区时间◆ 内置功率晶体管可提供最大 500mA 的驱动能力◆ 输出可控制推拉电路或单端电路 3-1TL494芯片内部电路◆ 欠压保护3.1.2 TL494 工作原理简述TL494 是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电和一个电容进行调节,其振荡频率 计算公式为: TT osc C R f ⋅≈1.1 输出脉冲的宽度是通过电容 CT 上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q1和Q2受控于或非门。
当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大,输出脉冲的宽度将减小。
3.1.3 TL494 脉冲控制控制信号由集成电路外部输入,一路送至死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。
死区时间比较器具有120mV 的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的 4%,当输出端接地,最大输出占空比为 96%,而输出端接参考电平时,占空比为 48%。
当把死区时间控制输入端接上固定的电压(0—3.3V 之间)即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从 0.5V 变化到 3.5V 时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。
两个误差放大器具有从-0.3V 到(Vcc-2.0)的共模输入范围,这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。
误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算,正是这种电路结构,放大器只需最小的输出即可支配控制回路。
当比较器 CT 放电,一个正脉冲出现在死区比较器的输出端,受脉冲约束的双稳触发器进行计时,同时停止输出管 Q1 和 Q2 的工作。
若输出控制端连接到参考电压源,那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管,输出频率等于脉冲振荡器的一半。
如果工作于单端状态,且最大占空比小于 50时,输出驱动信号分别从晶体管 Q1或 Q2 取得。
输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压。
在单端工作模式下,当需要更高的驱动电流输出,亦可将 Q1 和 Q2 并联使用,这时,需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器。
这种状态下,输出的脉冲频率将等于振荡器的频率。
TL494 内置一个 5.0V 的基准电压源,使用外置偏置电路时,可提供高达 10mA 的负载电流,在典型的 0—70℃温度范围 50mV 温漂条件下,该基准电压源能提供±5的精确度。
3.2 Buck 变换器3.2.1 Buck 变换器工作原理BUCK 变换器又称降压变换器,它是一种对输入输出电压进行降压变换直流斩波器,即输出电压低于输入电压。
其基本结构如图 2-4 所示。
假定:(l)开关晶体管、二极管均是理想元件,也就是可以快速地 和 “导通” “截止” ,而且导通压降为零,截止时漏电流为零 ;(2)电感、电容是理想元件,电感工作在线性区未饱和,寄生电阻为零,电容的等效串联电阻为零;(3)输出电压中纹波电压与输出电压比值小到允许忽略。
当主开关 Tr 导通,如图 3-2 所示,l s i i = 流过电感线圈 L ,电流线性增加,在负载R 上流过电流 Io ,两端输出电压 Vo ,极性上正下负。
当o s i i >时,电容在充电状态。
这时二极管 D 承受反向电压而截止。
经时间s T D 1后,如图 3-3所示主开关 Tr 截止,由于电感 L 中的磁场将改变 L 两端的电压极性,以保持其电流L i 不变。
负载两端电压仍是上正下负。
当o L i i <时,电容处在放电状态,以维持 Io 、Vo 不变。
这时二极管 D ,承受正向偏压为电流构成通路,故称D 为续流二极管。
由于变换器输出电压 Vo 小于电源电压 Vs ,故称它为降压变换器。
其工作图如下图 3-2 和图 3-3 所示图Tr 3-2导通图Tr 3-3关断在一般的电路中是期望 BUCK 电路工作在连续导通模式下的,在一个完整的开关周期中,BUCK 变换器的工作分为两段,其工作波形图为:图 3-4 BUCK电路在连续模式下的工作波形图3.2.2 Buck 变换器的参数计算在 BUCK 变换器电路中给定输入电压 Vs 的范围、输出电压 Vo、功率 P 输出电流 I。