buck电路驱动方法

Buck电源中绝缘栅场效应管的驱动方法

作者：王华彪魏金玲常辉陈亚宁

一、引言

图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于MOSFET的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。

二、各种驱动电路分析

1、电平转换直接驱动

当主电路的供电电压不太高时，可插入图二所示的电平转换驱动电路。这种方法的优点是成本较低，缺点一是当输入电压Vin较高时不易处理好；二是电平移动驱动部分需要电荷泵供电，因此电路比较繁复。

2、光电耦合器隔离驱动

这是一种常用的方法，如图三所示，优点是电路比较成熟，但光耦次级需要隔离电源，由于光耦的速度不是很快，工作频率不能太高，并可能降低电源的瞬态响应速度。

3、变换MOSFET的位置，直接驱动

如图四所示，将MOS管移到供电电源的负端，就可用IC输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。

4、变压器直接隔离驱动

图5所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在0.5左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是MOS管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。

5、有源变压器驱动

用变压器传送信号，次级另加隔离电源和放大电路，如图6所示。因为变压器只传送信号，因此响应比较快，工作频率可以很高，次级有源，可以输出比较陡峭的脉冲信号。缺点是要有一路隔离的电源供给。

6、采用新型隔离驱动组件直接驱动

图7示出的是采用KD103(原CMB3)型驱动模块的斩波电路，该驱动组件是北京落木源公司开发出的单管隔离驱动器。该款驱动器使用变压器隔离，采用分时技术，在输入信号的上升和下降沿传递PWM的信号，在平顶阶段传递能量，因而能够输出陡峭的驱动脉冲。这种驱动方法的优点是使用方便（在MOSFET功率不大时，只要如图7连接就可以了），驱动脉冲质量好，工作频率高，体积较小，输入电压最高可达1000V，价格也比较便宜。缺点是工作频率低时要求的变压器体积比较大，同时成本稍高些，但考虑到简化了设计、并降低了装配成本，总成本可能还要低些。

三、结语

下表总结了上面的分析，可以看出，在大多数情况下，采用KD103(原CMB3)专用斩波隔离驱动器是较佳的选择。

电平移位驱动光耦隔离驱

动

MOS管移位

驱动

变压器直

接驱动

有源变压

器驱动

TX-KD模块

驱动

最高工作频率比较高不高，受限

于光耦

高比较高高高

buck电路驱动方法

Buck电源中绝缘栅场效应管的驱动方法作者：王华彪魏金玲常辉陈亚宁一、引言图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于MOSFET的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。二、各种驱动电路分析 1、电平转换直接驱动当主电路的供电电压不太高时，可插入图二所示的电平转换驱动电路。这种方法的优点是成本较低，缺点一是当输入电压Vin较高时不易处理好；二是电平移动驱动部分需要电荷泵供电，因此电路比较繁复。 2、光电耦合器隔离驱动

这是一种常用的方法，如图三所示，优点是电路比较成熟，但光耦次级需要隔离电源，由于光耦的速度不是很快，工作频率不能太高，并可能降低电源的瞬态响应速度。 3、变换MOSFET的位置，直接驱动如图四所示，将MOS管移到供电电源的负端，就可用IC输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。 4、变压器直接隔离驱动

图5所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在0.5左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是MOS管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。 5、有源变压器驱动用变压器传送信号，次级另加隔离电源和放大电路，如图6所示。因为变压器只传送信号，因此响应比较快，工作频率可以很高，次级有源，可以输出比较陡峭的脉冲信号。缺点是要有一路隔离的电源供给。 6、采用新型隔离驱动组件直接驱动图7示出的是采用KD103(原CMB3)型驱动模块的斩波电路，该驱动组件是北京落木源公司开发出的单管隔离驱动器。该款驱动器使用变压器隔离，采用分时技术，在输入信号的上升和下降沿传递PWM的信号，在平顶阶段传递能量，因而能够输出陡峭的驱动脉冲。这种驱动方法的优点是使用方便（在MOSFET功率不大时，只要如图7连接就可以了），驱动脉冲质量好，工作频率高，体积较小，输入电压最高可达1000V，价格也比较便宜。缺点是工作频率低时要求的变压器体积比较大，同时成本稍高些，但考虑到简化了设计、并降低了装配成本，总成本可能还要低些。三、结语下表总结了上面的分析，可以看出，在大多数情况下，采用KD103(原CMB3)专用斩波隔离驱动器是较佳的选择。电平移位驱动光耦隔离驱动 MOS管移位驱动变压器直接驱动有源变压器驱动 TX-KD模块驱动最高工作频率比较高不高，受限于光耦高比较高高高

基于BUCK电路的电源设计说明

现代电源技术基于BUCK 电路的电源设计学院：专业：姓名：班级：学号：指导教师：日期：目录摘要 (3) 一、设计意义及目的 (4) 二、Buck 电路基本原理和设计指标 (4) 2.1 Buck 电路基本原理 (4) 2.2 Buck 电路设计指标 (6) 三、参数计算及交流小信号等效模型建立 (6)

3.1 电路参数计算 (6) 3.2 交流小信号等效模型建立 (10) 四、控制器设计 (12) 五、Matlab 电路仿真. (17) 5.1 开环系统仿真 (17) 5.2 闭环系统仿真 (19) 六、设计总结 (23)

摘要 Buck 电路是DC-DC 电路中一种重要的基本电路，具有体积小、效率高的优点。本次设计采用Buck 电路作为主电路进行开关电源设计，根据伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，通过交流小信号模型的建立和控制器的设计，成功地设计了Buck 电路开关电源，通过MATLAB/Simulink 进行仿真达到了预设的参数要求，并有效地缩短了调节时间和纹波。通过此次设计，对所学课程的有效复习与巩固，并初步掌握了开关电源的设计方法，为以后的学习奠定基础。关键词：开关电源设计Buck 电路

一、设计意义及目的通常所用电力分为直流和交流两种，从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，因此需要进行电力变换。常用的电力变换分为四大类，即：交流变直流（AC- DC ），直流变交流（DC-AC ），直流变直流（DC-DC ）, 交流变交流（AC- AC ）。其中DC-DC 电路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，包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路又称斩波电路，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，主要包括六种基本斩波电路：Buck 电路，Boost 电路，Buck-Boost 电路，Cuk 电路，Sepic 电路，Zeta 电路。其中最基本的一种电路就是Buck 电路。因此，本文选用Buck 电路作为主电路进行电源设计，以达到熟悉开关电源基本原理，熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，熟练的运用开关电源直流变压器等效模型，熟悉开关电源的交流小信号模型及控制器设计原理的目的。这些知识均是《线代电源设计》课程中所学核心知识点，通过本次设计，将有效巩固课堂所学知识，并加深理解。二、Buck 电路基本原理和设计指标 2.1 Buck 电路基本原理 Buck 变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器，主要用于电力电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。其基本结构如图1 所示：

BUCK变换器设计

BUCK变换器设计报告一、BUCK变换器原理降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取

性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标输入电压：标称直流48V，范围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波：0.25A 开关频率：250kHz 相位裕量：60° 幅值裕量：10dB 3、BUCK主电路主电路的相关参数： 1=4×10-6s 开关周期：T S= s f 占空比：当输入电压为43V时，D max=0.55814 当输入电压为53V时，D min=0.45283

输出电压：V O =24V 输出电流I O =5A 纹波电流：Δi L =0.25A 纹波电压：ΔV L =100mV 电感量计算：由Δi L = 2L v -V o max -in DT S 得： L=L o max -in i 2v -V ΔD min T S=25 .022453?-×0.4528×4×10-6=1.05×10-4H 电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C=L L V 8i ΔΔT S =1 .0825.0?×4×10-6=1.25×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关，一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 in ESR ESR V sC R R sL sC R R s d )1//() 1 //()(s V s G O vd +++==）（）（ ) (s )1(C 1)1(s G 2 vd C R R L R R L s V C sR ESR ESR in ESR +++++= ）（

buck降压升压电路知识

Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。 Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式 Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。 LDO的特点： ①非常低的输入输出电压差 ②非常小的内部损耗 ③很小的温度漂移 ④很高的输出电压稳定度 ⑤很好的负载和线性调整率 ⑥很宽的工作温度范围 ⑦较宽的输入电压范围 ⑧外围电路非常简单，使用起来极为方便 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类： (1)Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。

buck电路的原理分析和参数设计

Buck电路的原理分析和参数设计连续工作状态一Buck工作原理将快速通断的晶体管置于输入与输出之间，通过调节通断比例（占空比）来控制输出直流电压的平均值。该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压。 Q导通：输入端电源通过开关管Q及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电。电感相当于一个恒流源，起传递能量作用电容相当于恒压源，在电路里起到滤波的作用Q闭合: 电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。导通时Q的电流闭合时C的电流 L的电流和输出电流的关系。输出电压与输入电压的关系

（不考虑损耗）二 buck 的应用 Buck 为降压开关电路，具有效率高，体积小，功率密度高的特点 1．Buck 的效率 Buck 的损耗：1.交流开关损耗 2.管子导通损耗 3.电感电容等效电阻损耗 Buck 的效率很高，一般可以达到60%以上， 2．Buck 的开关频率频率越高，功率密度越大，但也同时带来了开关损耗。在25~50KHZ 范围内buck 的体积可随频率的增大而减小。三．参数的设计 1．电感的参数电感的选择要满足直到输出最小规定电流时，电感电流也保持连续。在临界不连续工作状态时 2 1 20I I I -= ON O I T I V V L 20 -= ' ON I T L V V I I 0 12-= - 所以L L '≥ L 越大，进入不连续状态时的电流就越小 2．电容的参数电容的选择必须满足输出纹波的要求。电容纹波的产生：1. 电容产生的纹波：相对很小，可以忽略不计 2. 电容等效电感产生的纹波：在300KHZ~500KHZ 以下可以忽略不计 3. 电容等效电阻产生的纹波：与esr 和流过电容电流成正比。为了减小纹波，就要让esr 尽量的小。不连续工作状态（1）开关管Q 导通，电感电流由零增加到最大（2）开关管Q 关断，二极管D 续流，电感电流从最大降到零；（3）开关管Q 和二极管D 都关断（截止），在此期间电感电流保持为零，负载由输出滤波电容来供电。损耗输出输出P P p +=η

buck变换电路设计

南京工程学院自动化学院电力电子技术课程设计报告题目： Buck变换电路的设计专业：自动化班级：自动化 124 学号： 8 姓名：陈猛指导教师：赵涛起迄日期：—— 设计地点：工程中心4-207

目录 1 引言 2 设计任务及要求设计任务设计内容 3 设计方案选择及论证控制芯片的选择驱动芯片的选择 4 总体电路设计 5 功能电路设计主电路的设计驱动电路的设计控制电路的设计辅助电源的设计 6 电路仿真与调试 7 设计总结 8 参考文献 BUCK变换电路设计 1 引言本次电力电子装置设计与制作，利用Buck降压斩波电路，使用

TL494作为控制芯片输出脉冲信号从而控制MOS管的开通与关断。为了将MOS管G极和S极隔离，本设计采用了集成的驱动芯片。另外本设计还加入了反馈环节，利用芯片自身的基准电压与反馈信号进行比较来调节输出脉冲的占空比，进而调整主电路的输出电压维持在一个稳定的电压状态。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路。 2 设计任务及要求设计任务：设计一降压斩波电路，采用BUCK电路。输入直流电源：DC18~30V，输出电压为输入电压50%~100%可调：输出额定电流2A，电流峰峰值不大于，输出电压纹波不大与5%。设计内容： 1）主电路的设计，器件的选型，电感和输出电容的选择； 2）驱动电路、检测电路和保护电路设计； 3）辅助电源设计，要求提供 DC15V 驱动电源和 5V 控制电源； 4）控制电路的设计，不同频率、不同脉宽 PWM 波的实现。 5）制作驱动和主电路； 6）利用提供的控制信号，完成 BUCK 电路的驱动和主电路和调试。 3 设计方案选择及论证控制芯片的选择方案一：采用SG3525芯片。它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采

BUCK电路工作原理分析

BUCK电路工作原理分析测试电路如下图4.5所示，改变驱动信号占空比，观察输入与输出关系。通道2,输出波形通道1,驱动波形 (a)BUCK测试电路(b)输出波形(c)输出波形图4.5 BUCK升压电路(multisim) BUCK电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值U o总是小于输入电压U d。一、BUCK电路工作原理 Q1导通期间（t on ）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D反偏。等效电路如图5.7(b)所示； Q1关断期间（t off）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。等效电路如5.7 (c)所示；由波形图5.7 (b)可以计算出输出电压的平均值为： ) ( 1 ) ( 1 0? ? ?? + ? = =S on on S T t t d S T S dt dt u T dt t u T U 则： d d S on DU U T t U= = ，D为占空比。忽略器件功率损耗，即输入输出电流关系为： d d O d O I D I U U I 1 = =。

图4.6 BUCK电路工作过程二、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。图4.7电感电流波形图电感中的电流i L是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。 1.电感电流i L连续模式：

⑴在t on 期间:电感上的电压为 dt di L u L L = 由于电感L 和电容C 无损耗，因此i L 从I 1线性增长至I 2，上式可以写成 on L on O d t I L t I I L U U ?=-=-12 O d L on U U L I t -?= )( 式中△I L =I 2－I 1为电感上电流的变化量，U O 为输出电压的平均值。 ⑵在t off 期间:假设电感中的电流i L 从I 2线性下降到I 1，则有 off L O t I L U ?= 则，O L off U I L t ?= 可求出开关周期ＴS 为） (1 O d O d L off on S U U U LU I t t f T -?= +== fL D D U fLU U U U I d d O d O L ) 1()(-= -= ? 上式中△I L 为流过电感电流的峰－峰值，最大为I 2，最小为I 1。电感电流一周期内的平均值与负载电流I O 相等，即 2 1 20I I I += 则)1(201D D L T U I I S d -- = 2.电感电流i L 临界连续状态变换电路工作在临界连续状态时，即有I 1=0，由)1(201D D L T U I I S d --=，可得维持电流临界连续的电感值L 0为：

buck电路的原理

buck电路的原理降压式变换电路（Buck电路）详解一、BUCK电路基本结构开关导通时等效电路开关关断时等效电路二、等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使us(t)的直流分量可以通过，而抑制us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压uo(t)就是us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。（2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo有：电容上电压宏观上可以看作恒定。电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。（3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。

这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S 置于2位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：此增量将产生一个平均感应电势：此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。三、电感电流连续工作模式（CCM）下稳态工作过程分析

BUCK变换器设计毕业设计

课程名称：电力电子技术题目：BUCK变换器设计

目录第一章概述 (5) 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势 (5) 第二章Buck变换器设计总思路 (6) 2.1 电路的总设计思路 (6) 2.2 电路设计总框图 (6) 2.3 总电路图 (7) 第三章BUCK主电路设计 (8) 3.1 Buck变换器主电路基本工作原理 (8) 3.2 主电路保护（过电压保护） (9) 3.3 Buck变换器工作模态分析 (10) 3.4 Buck变换器元件参数 (12) 3.4.1 占空比D (12) 3.4.2 滤波电容C f (13) 3.5 Buck变换器仿真电路及结果 (14) 第四章控制和驱动电路模块 (15) 4.1 SG3525A脉宽调制器控制电路 (15) 4.1.1．SG3525简介 (15) 4.1.2．SG3525内部结构和工作特性 (15) 4.2 SG3525构成的控制电路单元电路图 (18) 4.3 驱动电路设计 (18) 第五章课程设计总结 (19)

第六章附录 (20) 第七章参考文献 (21) 第一章概述 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势从八十年代末起，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率却始终没有超过90%，主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗，还有导通损耗和驱动损耗。特别是驱动损耗随工作频率的上升也大幅度增加，而且因1MHZ频率之下不易采用同步整流技术，其效率是无法再提高的。因此，其转换效率始终没有突破90%大关。为了降低第一代有源箝位技术的成本，IPD公司申报了第二代有源箝位技术专利。它采用P沟MOSFET在变压器二次侧用于 forward电路拓朴的有源箝位。这使产品成本减低很多。但这种方法形成的MOSFET的零电压开关（ZVS）边界条件较窄，在全工作条件范围内

(最新整理)BUCK电路方案设计

(完整)BUCK电路方案设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)BUCK电路方案设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)BUCK电路方案设计的全部内容。

项目2 项目名称基于PWM控制 Buck变换器设计一、目的 1．熟悉Buck变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。 2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理， 3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。二、内容设计基于PWM控制的Buck变换器，指标参数如下： ?输入电压：9V～12V； ?输出电压:5V，纹波<1%； ?输出功率：10W ?开关频率：40kHz ?具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。 ?具有软启动功能。 ?进行Buck变换电路的设计、仿真（选择项)与电路调试。三、实验仪器设备 1. 示波器 2。稳压电源 3。电烙铁 4. PC817隔离 5. 计算机 6。 PWM控制芯片SG3525 7。 IRF540_MOSFET 8。 MUR1560快恢复整流二极管 9。 74HC74N_D触发器 10。 LM358放大器 11。万用表 12. 电容、电感、电阻

四、研究内容（一）方案设计基于PWM控制的Buck变换器主要由五部分构成，功率主电路、PWM发生电路、MOSFET 驱动电路、隔离电路和保护电路组成。Buck变换器的基本控制思路框图如图1。1所示，总体电路图如图1.2所示。图1.1 Buck变换器控制框图图1.2 总体电路图 1、功率主电路

如何设计BUCK电路的最佳驱动(NPN的MOSFET)

如何设计BUCK电路的最佳驱动（NPN的MOSFET）？我在网上查到了BUCK电路以下的一些驱动方式，现给大家分享一下！一、引言图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于MOSFET的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。二、各种驱动电路分析 1、电平转换直接驱动当主电路的供电电压不太高时，可插入图二所示的电平转换驱动电路。这种方法的优点是成本较低，缺点一是当输入电压Vin较高时

不易处理好；二是电平移动驱动部分需要电荷泵供电，因此电路比较繁复。 2、光电耦合器隔离驱动这是一种常用的方法，如图三所示，优点是电路比较成熟，但光耦次级需要隔离电源，由于光耦的速度不是很快，工作频率不能太高，并可能降低电源的瞬态响应速度。 3、变换MOSFET的位置，直接驱动

如图四所示，将MOS管移到供电电源的负端，就可用IC输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。 4、变压器直接隔离驱动图5所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在0.5左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是MOS管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。5、有源变压器驱动用变压器传送信号，次级另加隔离电源和放大电路，如图6所示。因为变压器只传送信号，因此响应比较快，工作频率可以很高，次级有源，可以输出比较陡峭的脉冲信号。缺点是要有一路隔离的电

BUCK开关电源-知识点纲要

电感降压式开关电源如何设计： 1.通过举例讲解开关电源工作的方式.开关电源的工作原理. 2. 通过举例开关电源工作方式与线性电源工作方式的区别. 3. 分析和讲解为什么线性电源的效率比较低,开关电源的效率比较高? 4. 讲解开关电源是如何实现能量转移的?以及如何实现稳定电压输出?如何进行调节的?为什么说输入电压的变化以及负载的变化会影响调节?为什么会有纹波的产生?为什么说速度响应是衡量开关电源的重要指标? 5. 详细分析开关损耗是如何产生的?如何控制温升?温升对系统有哪些危害? 6. 开关电源体积与频率的关系?以及开关电源的效率问题。 7. 开关器件的如何选择?详细分析MOSFET,IGBT,三极管各自的有点和缺点。 8. 详细推导开关电源的BUCK电路拓扑的过程。 9．引入重要模拟电路中重要器件：电感。 10. 详细讲解电感电压的的形成和公式计算，电感电压受什么参数影响？如何改变电感两端电压？

11. 详细讲解电感电压的与电感中电流大小以及电流变化率的相互关系。为什么说电感电流大小连续而电流变化率是不连续的？ 12. 详细讲解电感中的电流波形的三种模式。 13. 为什么说电感电流在通电和关断后会发生变化？它的内在根本原因又是什么？ 14. 如何实现电感的能量守恒？为什么说只有电感电流达到稳定状态才能为我们使用？电感电流的变化如何实现可控？ 15. BUCK电路中专有名词的解释，了解关键参数对设计的影响。 16. 详细讲解占空比公式的推导。 17. 详细讲解电感参数计算公式的推导过程。 18. BUCK拓扑的几大总结。 19. 举例实际案例现场计算电感参数。 20. 详细讲解电源控制芯片内部各功能模块。 21. 通过实际演示，现场用示波器测量相关波形并进行分析和调试。

实验四·直流斩波电路BUCK电路

实验四直流降压斩波电路一实验目的 1.理解降压斩波电路的工作原理及波形情况，掌握该电路的工作状态及结果。 2.研究直流降压斩波电路的全过程 3.掌握降压斩波电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。二预习内容要点 1. 降压斩波电路工作的原理及波形 2. 输入值输出值之间的关系三实验内容及步骤 1.降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图如图所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为: 图

式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。 2.（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：示波器可以双击示波器进入属性后进行设置。（3）参数设置 1.双击直流电源把电压设置为200V。负载电动势20V。’ 2.双击脉冲把周期设为，占空比设为30％，40%，80%，（可多设几组）延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×360； 3.双击负载把电阻设为10Ω，电感设为； 4.双击示波器把Number of axes设为3，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉； 5.晶闸管和二极管参数保持默认即可四仿真及其结果

Buck变换器实现及调速系统设计与实践

《运动控制系统》课程设计报告设计题目：Buck变换器实现及调速系统设计与实践班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：

目录摘要第一章...........................................................概述 . (2) 第二章设计任务及要求 (3) 2.1 实验目的 (3) 2.2 实验内容 (3) 2.3 设计要求 (4) 2.4实验（设计）仪器设备和材料清单 (4) 2.5 课程设计基本要求 (4) 第三章BUCK变换器的工作原理和各种模型 (4) 3.1 Buck变换器介绍 (4) 3.2 Buck变换器电路拓扑 (5) 3.3 PWM控制的基本原理 (6) 第四章MATLAB仿真模型的建立 (7) 4.1 MATLAB仿真软件介绍 (7) 4.2 BUCK电路模型的搭建 (7) 4.3 Buck变换器在电机拖动控制系统中的设计与仿真 (10) 4.3.1直流电机的数学模型 (10) 4.3.1系统在开环情况下的仿真 (12) 4.3.1系统在闭环情况下的仿真 (12) 第五章总结与体会 (15) 参考文献 (15)

摘要：变压调速是直流调速系统的主要方法，调节电枢供电电压从而改变电机的转速。即需要有一个可控直流源，常用的为直流斩波或者脉宽调制器，其通过电力电子开关控制及电容、电感的充放电及二极管的续流组成直流斩波电路（DC），实现输出电压可控，即升压（BOOST）、降压（BUCK）。本实验主要针对降压斩波电路（BUCK）进行实验分析。实验采用MATLAB作为仿真软件，利用PWM波驱动降压斩波电路为直流电动机提供驱动电压，并通过调节PWM波的占空比来调节电动机的启动电压使达到调节电动机转速的电路设计。关键词：S-Function；PWM调制；Buck变换器；闭环控制；直流电动机第一章概述直流变换技术（亦称直流斩波技术，DC-DC），作为电力电子技术领域非常活跃的一个分支，在近几年里，得到了充分的发展。随着电动牵引技术的发展，特别是电子信息类产品的大量涌现，直流变换技术已经广泛应用于生产，生活的各个领域。由于其有良好的可操作性，被大量应用到电机的调速系统中，很好的解决了电动机调速的不可控性。 BUCK电路作为一种最基本的DC-DC变换电路，由于其简单、实用性在各种电源产品中均得到广泛的应用。其电路主要器件有电力电子开关（IGBT或MOSFET）、电感、电容、续流二极管。通过对开关的调节控制电压，其一般采用软开关控制方法，即采用脉宽调制技术（ＰＷＭ），通过改变占空比来调节输出电压的大小。其与直流调速系统组成的脉宽调制变换器—直流电机调速系统，简称直流脉宽调速系统，即ＰＷＭ直流调速系统。存在：１）主电路简单、功率器件少；２）开关频率高、电流容易连续、谐波小；３）低速性能好、稳态精度高；４）低速性能好，稳态精度高，动态抗干扰能力强等优点。使用MATLAB等仿真分析，再做实物研究，已经逐渐成为电力电子技术研究的主要方法。本次课程设计使用MATLAB友好的工作平台和编辑环境进行模型编辑工作，运用它的s函数编辑一个简单的脉冲发生器，要求它的占空可调；运用数学处理功能来处理仿真时的实时数据，利用传递函数构造直流电机转速的数学模型，运用它广泛的模块集合工具箱里的Simulink进行电路模型搭建和系统仿真，控制电路的占空比从而控制输出电压的大小，进而调节电机的转速，同时采用负反馈的控制方式，调节转速在一个恒定值。

基于BUCK变换电路的恒流源设计

一．设计要求 1.输入电压直流200V。 2.阻性负载，负载电阻在5~20Ω范围内变化。 3.输出电流恒定于5A。 4.纹波电流（纹波电压）低于1%。 5.控制电路可用数字电路（单片机为核心），也可用模拟电路（PWM 发生芯片为核心，如SG3525）二、基于buck变换电路的稳压电源： 1.关于buck变换器目前高频高效的buck变换器的应用越来越广泛。通常系统在满输出负载时，系统工作于ccm即连续电流模式。但是，当系统的输出负载从满载到轻载然后到空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的变化。对buck电路拓扑解释如下： ?T是全控元件(GTR,GTO,MOSFET,IGBT)，当时，T导通。 ?D：续流二极管。 ?L和C组成LPF。

（1）其工作原理如下：当时，控制信号使得T 导通，D 截止，向L 充磁,向C 充电；当时，T 截止，D 续流，U0靠C 放电和L 中电流下降维持。（2）主要波形为： [0,]t DT ∈[,]t DT T ∈

（3）假设及参数计算 T ，D 均为理想器件，L 较大，使得在一个周期内电流连续且无内阻，直流输出电压U0为恒定，整个电路无功耗，电路已达稳态。当晶体管T 导通工作模式：（0≤t ≤t1=KT ）二极管D 导通工作模式：（t1≤t ≤T ） 0L L d di u u u L dt =-=21011 d I I I U U L L t t -?-==01 ()d U U t I L -?=21 I I I ?=-021 I U L t t ?=-021() U t t I L -?=

BUCK变换器设计

B U C K变换器设计报告一、BUCK变换器原理降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标输入电压：标称直流48V，范围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波：开关频率：250kHz 相位裕量：60°

幅值裕量：10dB 3、BUCK主电路主电路的相关参数：开关周期：T S= s f 1=4×10-6s 占空比：当输入电压为43V时，D max= 当输入电压为53V时，D min=输出电压：V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流：Δi L= 纹波电压：ΔV L=100mV 电感量计算：由Δi L= 2L v- V o max - in DT S得： L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -××4×10-6=×10-4H

电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C=L L V 8i ΔΔT S =1 .0825.0 ×4×10-6=×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关，一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数取R ESR =50m Ω，R=Ω，C=120μF ，L=105μH ，V in =48V ，可得传递函数为：在MATLAB 中根据开环传递函数画出Bode 图： >> clear >> num0=[,48]; >> den1=[,,1]; >> bode(num0,den1) >> [kg,gm,wkg,wgm]=margin(num0,den1)

(完整word版)Buck变换器的设计与仿真.

S a b e r 仿真作业 Buck 变换器的设计与仿真目录 1 Buck变换器技术 .......................................................................................................................... - 2 - 1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 - 1.2 Buck变换器工作模态分析 ................................................................................................. - 2 - 1.3 Buck变化器外特性 ............................................................................................................ - 3 - 2 Buck变换器参数设计 ................................................................................................................... - 5 - 2.1 Buck 变换器性能指标 . ........................................................................................................ - 5 - 2.2 Buck变换器主电路设计 ..................................................................................................... - 5 - 2.2.1 占空比 D . ................................................................................................................. - 5 - 2.2.2 滤波电感 Lf.............................................................................................................. - 5 - 2.2.3 滤波电容 Cf ............................................................................................................. - 6 - 2.2.4 开关管 Q 的选取 ...................................................................................................... - 7 - 2.2.5 续流二极管 D 的选取 .............................................................................................. - 7 - 3 Buck变换器开环仿真 ................................................................................................................... - 7 - 3.1 Buck 变换器仿真参数及指标 . ............................................................................................. - 7 -

基于BUCK电路的电源设计(DOC)

现代电源技术基于 BUCK电路的电源设计学院：专业：姓名：班级：学号：指导教师：日期：目录摘要 (3) 一、设计意义及目的 (4) 二、Buck 电路基本原理和设计指标 (4) 2.1Buck 电路基本原理 (4) 2.2Buck 电路设计指标 (6) 三、参数计算及交流小信号等效模型建立 (6)

3.1 电路参数计算 (6) 3.2交流小信号等效模型建立 (10) 四、控制器设计 (11) 五、Matlab 电路仿真 (17) 5.1 开环系统仿真 (17) 5.2闭环系统仿真 (18) 六、设计总结 (21)

摘要 Buck 电路是DC-DC电路中一种重要的基本电路，具有体积小、效率高的优点。本次设计采用Buck 电路作为主电路进行开关电源设计，根据伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，通过交流小信号模型的建立和控制器的设计，成功地设计了Buck 电路开关电源，通过MATLAB/Simulink 进行仿真达到了预设的参数要求，并有效地缩短了调节时间和纹波。通过此次设计，对所学课程的有效复习与巩固，并初步掌握了开关电源的设计方法，为以后的学习奠定基础。关键词：开关电源设计Buck 电路

、设计意义及目的通常所用电力分为直流和交流两种，从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，因此需要进行电力变换。常用的电力变换分为四大类，即：交流变直流（AC-DC），直流变交流（DC-AC），直流变直流（DC-DC）, 交流变交流（AC-AC）。其中DC-DC电路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，包过直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路又称斩波电路，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，主要包括六种基本斩波电路：Buck 电路，Boost 电路，Buck-Boost 电路，Cuk电路，Sepic 电路，Zeta 电路。其中最基本的一种电路就是Buck 电路。因此，本文选用Buck 电路作为主电路进行电源设计，以达到熟悉开关电源基本原理，熟悉伏秒平衡、安秒平衡、小扰动近似等原理，熟练的运用开关电源直流变压器等效模型，熟悉开关电源的交流小信号模型及控制器设计原理的目的。这些知识均是《线代电源设计》课程中所学核心知识点，通过本次设计，将有效巩固课堂所学知识，并加深理解。二、Buck 电路基本原理和设计指标 2.1Buck 电路基本原理 Buck 变换器也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器，主要用于电力电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。其基本结构如图1 所示：