降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告

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开关直流降压电源(BUCK)设计

开关直流降压电源(BUCK)设计

开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。

近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。

该电路具有体积小,控制方便灵活,输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。

开关电源中的功率调整管工作在开关状态,具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点,在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。

开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源,利用MOSFET 管作为开关管,可以提高电源变压器的工作效率,有利于抑制脉冲干扰,同时还可以减小电源变压器的体积。

关键词:直流,降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误!未定义书签。

1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误!未定义书签。

1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误!未定义书签。

2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误!未定义书签。

3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误!未定义书签。

3.1 TL494控制芯片................................................ 错误!未定义书签。

降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作实验报告

降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作实验报告

课题三:降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作姓名:学号:得分:一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点;2). 掌握降压型(BUCK)DC-DC电路的结构和工作原理;3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用;4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

二、课题任务1)设计参数要求:① DC-DC主电路输入电压V=12V;I②输出电压: V=5V;O③输出电流:I=1A;O≤50mV,即纹波≤1%;④输出电压纹波峰-峰值 Vpp=5W。

⑤额定输出功率PO2)PWM驱动信号:=20kHz;① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调;3)驱动电路:驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。

5)撰写完整的实习报告。

三、实验原理本课题只做了控制电路与驱动电路的设计,最后实验只要测得输出波形为频率20kHz,占空比范围在30%-70%的方波即可。

如下图即为电路原理图。

图1 电路原理图本设计选择555定时器来设计控制电路。

555定时器引脚图如图2所示。

图2 555定时器引脚图驱动电路为控制电路与MOSFET 之间提供电气隔离,一般可以采用光隔离或者磁隔离。

本设计采用光隔离的方法,具体设计如下:先加一级光耦隔离,再加一级推挽电路进行放大从而把输出的控制信号放大。

占空比计算如下:()1211,1.43T R Rp R C =⨯++⨯ ()11111,1.43T R Rp C =⨯+⨯ ()22211.1.43T R Rp C =⨯+⨯ 1.T D T=四、元器件清单五、实验步骤(1)检查实验设备是否齐全,包括直流稳压电源,数字信号发生器,双踪示波器,万用表以及相应的电源线,输出线等,领取镊子,剪刀,芯片,电烙铁等材料。

(2)根据实验原理图和仿真开始焊接板子输出与接地之间焊接一个10KΩ的电阻。

如下图所示。

图12 电路板实物图(3)搭接电路完毕,检查电路搭接是否正确,检查完毕后,接通示波器,信号发生器,直流稳压电源,开始调试。

大功率dcdc 降压电路 方案

大功率dcdc 降压电路 方案

大功率dcdc 降压电路方案大功率DC-DC降压电路是一种常见的电路设计方案,用于将高电压转换为低电压。

在许多应用中,需要将高电压源转换为适合于特定设备的低电压。

这种转换通常通过DC-DC降压电路来实现。

DC-DC降压电路的设计目标是在保持高效率的同时提供稳定的输出电压。

为了实现这一目标,设计师需要考虑电路的拓扑结构、传输效率、输出电压稳定性和电路保护等方面。

DC-DC降压电路的拓扑结构可以采用多种形式,如Buck、Boost、Buck-Boost等。

其中,Buck拓扑是最常见的降压电路拓扑,其原理是通过开关管控制电压输出。

Boost拓扑则是将输入电压升高到所需的输出电压。

Buck-Boost拓扑则结合了Buck和Boost的优点,可以在输入电压高于或低于输出电压时实现降压。

传输效率是衡量DC-DC降压电路性能的重要指标之一。

传输效率是指输出功率与输入功率的比值。

高效率的DC-DC降压电路可以最大限度地减少能量损耗,使得电路能够在长时间运行时提供稳定的输出电压。

为了提高传输效率,设计师可以采取多种措施。

例如,选择低导通电阻的开关管,减小开关管的导通电压降;合理选择电感和电容的数值,以减小电感电流和电容电压的波动;使用高效的电源管理芯片,以实现更好的功率转换效果。

DC-DC降压电路的稳定性也是需要考虑的重要因素。

输出电压的稳定性直接影响到被供电设备的正常工作。

为了提高输出电压的稳定性,设计师可以采用反馈控制的方式来调节输出电压。

通过引入反馈电路,将输出电压与参考电压进行比较,并根据比较结果控制开关管的导通时间,从而实现输出电压的稳定控制。

为了确保DC-DC降压电路的安全可靠运行,还需要考虑电路的保护机制。

常见的保护机制包括过压保护、过流保护、短路保护等。

这些保护机制可以有效地保护电路和被供电设备免受损坏。

大功率DC-DC降压电路是一种常见的电路设计方案,用于将高电压转换为低电压。

在设计过程中,设计师需要考虑电路的拓扑结构、传输效率、输出电压稳定性和电路保护等方面。

根据UC3842的buck降压电路的设计

根据UC3842的buck降压电路的设计

电力电子课程设计班级:2012级电气工程及其自动化姓名:**学号:**********时间: 2013 13-2014年第二学期第17-18周指导老师:**成绩:绪论1.设计题目2.设计目的3.硬件设计3.1芯片介绍3.2原理图介绍4.数据处理4.1数据测量4.2波形测量5.实物连接图6.总结心得电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域,其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点,获得了广泛的应用。

开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型,前者是一个单闭环电压控制系统,系统响应慢,很难达到较高的线形调整率精度,后者,较电压控制型有不可比拟的优点。

1、设计题目基于UC3842的buck降压电路的设计2、设计目的尝试使用UC3842芯片矩形波输出驱动MOS管,来实际应用于电力电子课本中BUCK降压电路的设计。

3、硬件设计采用TI公司生产的高性能开关电源芯片UC3842,结合外围电路(振荡电路,反馈电压,电流检测电路)来控制占空比,振荡频率,电压,从而控制PWM输出波形。

利用芯片输出PWM电压来驱动BUCK降压电路关键原件MOS管IRF840的通断,实现降压电路降压功能。

3.1芯片介绍3.2原理图介绍3.2.1 利用3842相关知识设计出下面MOS管IRF840驱动电路参数设置R1=88KΩR2=4.7KΩR3=3KΩRT1、RT2、RT3为可调电阻CT为可变电容电路分析:RT1、CT与3842芯片4脚连接的OSC 组成电路中最重要的控制电压输出频率的振荡电路。

调节RT1或CT大小可在示波器上明显观测出PWM输出波形频率变化。

(RT1=5.2KΩ,CT独石电容为2.2nF)由芯片资料介绍得出f=1.8/(RT1*CT)=1.8/(5.2*10^3 *2.2*10^-9)=17.482KHZ周期T=5.7us占空比= t开/T=1.2/3.0=0.36PWM输出波形1脚为误差放大器输出端。

buck降压电路设计

buck降压电路设计

buck降压电路设计Buck降压电路是一种常见的电源电路,被广泛应用于各种电子设备中,如手机、电脑、电视等。

它通过降低输入电源的电压,得到所需的输出电压,以满足电子设备的工作要求。

在本篇文章中,我们将详细介绍Buck降压电路的设计原理和步骤。

让我们来了解Buck降压电路的基本工作原理。

Buck电路通常由输入电压源、功率开关、电感、二极管和负载组成。

其中,功率开关可以是MOSFET或BJT,用于控制电路的通断状态。

输入电压通过功率开关和电感形成一个电流环路,通过电流环路的开关控制,可以改变电路中电感的导通和断开状态,从而实现对输出电压的控制。

通过调节电流环路的开关频率,可以实现输出电压的稳定。

接下来,我们将详细介绍Buck降压电路的设计步骤。

1. 确定输出电压要求:我们需要确定所需的输出电压。

根据实际应用需求,确定输出电压的数值和精度要求。

2. 选择功率开关元件:根据所需输出电压和负载电流的要求,选择适当的功率开关元件。

常用的功率开关有MOSFET和BJT两种,根据实际应用需求选取合适的型号。

3. 计算电感和电容数值:根据所选功率开关元件的参数,以及设计输出电压和负载电流的要求,计算电感和电容的数值。

电感和电容的数值选择对输出电压的稳定性有很大影响。

4. 确定开关频率:开关频率也是Buck降压电路设计中非常重要的一个参数。

开关频率的选择要考虑输出电压稳定性、功率开关元件的性能和电路的EMI(电磁干扰)等方面。

5. 设计反馈回路:反馈回路用于检测输出电压,并根据需要进行调节。

常用的反馈回路有电压反馈和电流反馈两种。

根据设计需求,选择合适的反馈回路,并进行设计。

6. 进行仿真和优化:在设计完成后,可以进行电路的仿真和优化。

利用电路仿真软件,对电路进行模拟,验证设计的可行性和稳定性。

如果有必要,可以进一步对电路参数进行调整和优化。

7. PCB布局与焊接:将设计好的电路布局在PCB板上,并进行焊接和连线。

buck型dc-dc变换器中保护电路的设计

buck型dc-dc变换器中保护电路的设计

buck型DC-DC变换器是一种常见的电源转换器,用于将高压直流电源转换为稳定的低压直流电源,广泛应用于电子设备和通信系统中。

在设计buck型DC-DC变换器时,保护电路的设计至关重要,可以有效保护电路和相关元器件,提高整个系统的可靠性和稳定性。

本文将从保护电路的设计入手,对buck型DC-DC变换器进行深入研究和分析。

1. 保护电路的作用保护电路是buck型DC-DC变换器中的重要组成部分,其主要作用是防止过流、过压、过温等异常情况对电路和元器件造成损坏。

通过及时检测异常信号并采取相应的保护措施,可以有效避免电路的故障和损坏,延长系统的使用寿命。

2. 过流保护电路设计过流是buck型DC-DC变换器中常见的故障情况之一,如果电流超过设定的安全范围,将会对电路和元器件造成严重的损害。

在设计过流保护电路时,需要合理选择电流传感器和保护元件,并设置合适的保护触发门槛。

常用的过流保护电路包括电流限制器、熔断器和过流保护芯片等,通过这些器件的合理组合可以实现对电路的有效保护。

3. 过压保护电路设计过压是另一种常见的故障情况,当输入电压超过设定的安全范围时,将对电路和元器件产生严重的影响。

在设计过压保护电路时,需要考虑输入电压的波动范围和保护触发门槛,并选择合适的过压保护器件进行搭配。

常用的过压保护电路包括过压保护芯片、击穿二极管和电容滤波器等,通过这些器件的合理配置可以有效防止过压对电路的损坏。

4. 过温保护电路设计过温是buck型DC-DC变换器中的另一个重要故障情况,当工作温度超过元器件的最大承受温度时,将会导致电路的失效和损坏。

在设计过温保护电路时,需要合理选择温度传感器和保护器件,并设置适当的保护触发温度。

常用的过温保护电路包括温度开关、热敏电阻和温度保护芯片等,通过这些器件的合理配置可以实现对电路的及时保护。

5. 其他保护电路设计除了上述提到的过流、过压和过温保护电路外,buck型DC-DC变换器的保护系统还需要考虑短路保护、输入欠压保护和输出失稳保护等其他故障情况。

BUCK变换器设计报告

BUCK变换器设计报告

BUCK变换器设计报告一、BUCK主电路参数计算及器件选择1、BUCK变换器设计方法利用计算机设计BUCK变换器,首先要选取合适的仿真软件。

本文采用MATLAB和PSIM设计软件进行BUCK变换器的综合设计。

在选取好设计软件之后,先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。

如果开环仿真结果不能满足设计要求,再考虑选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计。

设计好闭环控制器后,对其进行闭环函数的仿真,选取超调小、调节时间快的闭环控制器搭建模型进行电路仿真。

2、主电路的设计BUCK变换器设计指标输入电压:标称直流电压48 V,范围:43 V~53 V ;输出电压:直流24 V ;输出电流:直流5 A ;输出电压纹波:100 mV ;输出电流纹波:0.25A ;开关频率:250 kHz ;相位裕量:60;幅值裕量:10 dB 。

设计要求计算主回路电感和电容值;开关器件选用MOSFET,计算其电压和电流定额;设计控制器结构和参数;画出整个电路,给出仿真结果。

根据设计指标,采用BUCK电路作为主电路,使用MOSFET元件作为开关元件,这是因为MOSFET的开关速度快,工作频率高,可以满足250khz的开关频率,此外,MOSFET与其他开关器件最显著的不同,是MOSFET具有正温度系数,热稳定性好,可以并联使用,其他开关器件不具有此特性。

(1)BUCK电路的主电路的拓扑图:(2)主电路的基本参数计算:开关周期:Ts=1/f s=4∗10−6s=0.5占空比(不考虑器件管压降):D=v0v in=0.5581V in=43V时,Dmax=v0v inV in=53V时,Dmin=v0=0.4528v in输出电压:V o=24V;输出电流:Io=0.25A;额定负载:R=V o÷Io=4.8Ω纹波电流:△I=0.25A;纹波电压:△V=100mV电感量理论值计算:由:,得:,电容量理论值计算:由:,得考虑到能量储存以及伏在变化的影响,要留有一定的裕度,故取C=120uF.由于电解电容一般都具有等效串联电阻R esr,因此在选择的过程中需要注意此电阻的大小对系统性能的影响。

降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告

降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告

降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告课题三:降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作姓名:学号:得分:一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点;2). 掌握降压型(BUCK)DC-DC电路的结构和工作原理;3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用;4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

二、课题任务1)设计参数要求:=12V;① DC-DC主电路输入电压VI②输出电压: V=5V;O=1A;③输出电流:IO④输出电压纹波峰-峰值 V≤50mV,即纹波≤1%;pp=5W。

⑤额定输出功率PO2)PWM驱动信号:=20kHz;① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调;3)驱动电路:驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。

5)撰写完整的实习报告。

三、实验原理BUCK电路就是降压电路,开关S闭合的时候,VD二极管承受负压关断,电感充电,电流正向流动,电流值呈现指数上升趋势。

开关S 断开的时候,VD 二极管起续流作用,电感开始放电,电流逐渐下降,通过负载和二极管回到电感另外一端,短暂供电。

这样电压就能降低。

实际使用的时候,S开关是通过MOSFE 或者IGBT实现的,输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。

开关电源总的来分有隔离型和非隔离型电路。

所谓非隔离型电路是根据电路形式的不同,可以分为降压型buck电路、升压Boost型电路、升降压Buck-Boost 型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路、Zeta型电路。

我们这里主要分析降压型DC-DC转换器的工作原理,Buck电路如图1所示。

图中功率MOSFET为开关调整元件,它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件;开关截止时,二极管VD 可保持输出电流连续,所以通常称为续流二极管。

控制电路输出信号使开关管VT导通时,滤波电感L中的电流逐渐增加,因此贮能也逐渐增大,电容器C开始充电。

忽略MOSFET的导通压降,MOSFET源极电压应为Uin。

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课题三:降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作姓名:学号:得分:一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点;2). 掌握降压型(BUCK)DC-DC电路的结构和工作原理;3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用;4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

二、课题任务1)设计参数要求:=12V;① DC-DC主电路输入电压VI②输出电压: V=5V;O=1A;③输出电流:IO④输出电压纹波峰-峰值 V≤50mV,即纹波≤1%;pp=5W。

⑤额定输出功率PO2)PWM驱动信号:=20kHz;① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调;3)驱动电路:驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。

5)撰写完整的实习报告。

三、实验原理BUCK电路就是降压电路,开关S闭合的时候,VD二极管承受负压关断,电感充电,电流正向流动,电流值呈现指数上升趋势。

开关S断开的时候,VD 二极管起续流作用,电感开始放电,电流逐渐下降,通过负载和二极管回到电感另外一端,短暂供电。

这样电压就能降低。

实际使用的时候,S开关是通过MOSFE 或者IGBT实现的,输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。

开关电源总的来分有隔离型和非隔离型电路。

所谓非隔离型电路是根据电路形式的不同,可以分为降压型buck电路、升压Boost型电路、升降压Buck-Boost 型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路、Zeta型电路。

我们这里主要分析降压型DC-DC转换器的工作原理,Buck电路如图1所示。

图中功率MOSFET为开关调整元件,它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件;开关截止时,二极管VD可保持输出电流连续,所以通常称为续流二极管。

控制电路输出信号使开关管VT导通时,滤波电感L中的电流逐渐增加,因此贮能也逐渐增大,电容器C开始充电。

忽略MOSFET的导通压降,MOSFET源极电压应为Uin。

图1 降压变换器原理图当施加输入直流电压Ui后,降压型电路需经过一段较短时间的暂态过程,才能进入到稳定工作状态。

在稳态工作过程中,降压型电路存在着滤波电感电流连续模式( Continuous Current Mode,CCM)和电感电流断续模式(Discontinuous Cur-rent Mode,DCM)两种工作模式。

电感电流连续模式是指滤波电感L上的电流iL 总是大于0,而电感电流断续模式是指在开关关断期间,有一段时间iL=0。

下面就分别分析这两种工作模式。

1.电感电流连续模式当电感电流连续时,Buck型电路在一个开关周期内经历两个开关状态,即开关导通t0~t1和开关关断tl~t2两个时间段,两种开关状态电路如图2所示(图中虚线表示该段电路在该时段没有电流流过)。

图2 Buck电路CCM模式下开关状态(a)S导通;(b)S断开在t0~t1时段,如图2(a)所示,在t=t0时刻,开关S受激励导通,输入电压Ui通过开关S加到二极管VD、输出滤波电感L和输出滤波电容C上,二极管VD因承受反向电压而截止。

开关S保持导通到t1时刻,流过开关S的电流is 等于滤波电感电流iL。

在这段时间内,加在滤波电感L上的电压为Ui-Uo,由于Ui>Uo,这个电压差使电感电流iL线性上升,于是有(式3-1)当t=t1,Δt1=t1-t0=ton时,iL从最小值iLmin线性上升到最大值iLmax,iL的增量为(式3-2)式中:D =ton/T,称为占空比;ton为开关S的导通时间。

在t1-t2时段,如图2(b)所示,在t=t1时刻,开关S关断。

由于在t0~t1时段滤波电感L储能,电感电流iL通过续流二极管VD继续流通。

在这段时间内,加在滤波电感L两端的电压为-Uo,电感电流iL线性减小。

当t=t2,Δt2=t2-t1=toff时,iL最大值iLmax线性减小到最小值iLmin,iL的减小量为直到t2时刻,开关S再次受激励导通,开始下一个开关周期。

(式3-3)对应于一个开关周期T的两个时段t0~t1和t1~t2内,电路中主要电压和电流波形,如图3所示。

图3 Buck型CCM模式下相关波形图从图3可以看出,开关S导通期间,电感电流iL的增量ΔiL+等于开关S关断器件电感电流iL的减小量iL-,即ΔiL+=iL-。

将式(3-2)、式(3-3)代入,得到Uo= DUi(式3-4)式(3-4)表明,Buck型电路输出电压与占空比D成正比,且占空比总小于1,因此输出电压总是小于输入电压,这也是其成为降压型变换电路的原因所在,改变占空比即可输出电压。

忽略电路损耗,输入功率与输出功率相等,即Pi= Po(式3-5) ,因此有UiIi=UoIo (式3-6),结合式(3-4),得到Ii= DIo(式3-7)四、控制电路方案选择(a)控制电路需要实现的功能是产生控制信号,用于控制斩波电路中主功率器件的通断,通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的目的。

斩波电路有三种控制方式:其控制方式可采用以下3种:(1)保持开关周期T不变,调节开关导通时间ton,即脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation,PWM)方式。

(2)保持开关导通时间tun不变,改变开关周期T,即脉冲频率调制(Pulse Fre-quency Modulation,PFM)方式。

(3)ton和T都可调,即混合调制方式。

因为斩波电路有这三种控制方式,又因为PWM控制技术应用最为广泛,所以采用PWM控制方式来控制IGBT的通断。

PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。

这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲,改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。

改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制,只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压,因此脉冲既是等幅的,也是等宽的,仅仅是对脉冲的占空比进行控制。

图4 SG3525引脚图(b)除了使用上述的SG3525设计PWM信号发生电路外,还可以使用555定时器设计PWM信号发生电路。

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,一般用双极性工艺制作的称为555,用互补金属氧化物工艺制作的称为7555。

555定时器通过外接电阻电容可发出占空比与频率可调的PWM信号,555定时器的芯片管脚图如图5所示,其作为PWM信号发生电路时的电路结构图如图6所示。

图5 555定时器管脚图图6 555定时器作为PWM信号发生电路综合方案a与方案b,由于555定时器成本更加低廉,体积更小,调节PWM 信号占空比,更改PWM信号频率更为方便,因此可采用方案b作为本课题的PWM 信号发生电路。

五、驱动电路方案选择IGBT是电力电子器件,控制电路产生的控制信号一般难以以直接驱动IGBT。

因此需要信号放大的电路。

另外直流斩波电路会产生很大的电磁干扰,会影响控制电路的正常工作,甚至导致电力电子器件的损坏。

因而还设计中还学要有带电气隔离的部分。

该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁,驱动电路的稳定与可靠性直接影响着整个系统变流的成败。

具体来讲IGBT的驱动要求有一下几点:1)动态驱动能力强,能为IGBT栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲。

否则IGBT会在开通及关延时,同时要保证当IGBT损坏时驱动电路中的其他元件不会被损坏。

2)能向 IGBT提供适当的正向和反向栅压,一般取+15 V左右的正向栅压比较恰当,取-5V反向栅压能让IGBT可靠截止。

3)具有栅压限幅电路,保护栅极不被击穿。

IGBT栅极极限电压一般为土20 V,驱动信号超出此范围可能破坏栅极。

4)当 IGBT处于负载短路或过流状态时,能在IGBT允许时间内通过逐渐降低栅压自动抑制故障电流,实现IGBT的软关断。

驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。

针对以上几个要求,对驱动电路进行以下设计。

针对驱动电路的隔离方式,有以下2种驱动电路,下面对其进行比较选择。

方案1:采用光电耦合式驱动电路,该电路双侧都有源。

其提供的脉冲宽度不受限制,较易检测IGBT的电压和电流的状态,对外送出过流信号。

另外它使用比较方便,稳定性比较好。

但是它需要较多的工作电源,其对脉冲信号有1us 的时间滞后,不适应于某些要求比较高的场合。

方案2:采用变压器耦合驱动器,其输入输出耐压高,电路结构简单,延迟小。

但是它不能实现自动过流保护,不能实现任意脉宽输出,而且其对变压器的绕制要求严格。

通过以上比较,结合本系统中,对电压要求不高,而且只有一个全控器件需要控制,使用光耦电路,使用方便,所以选择方案1。

对于方案1可以用EXB841驱动芯片来实现也可以直接用光耦电路进行主电路与控制电路隔离,再把驱动信号加一级推挽电路进行放大使得驱动信号足以驱动IGBT管。

由于我所设计的过流保护电路是利用控制芯片10端来设计的,且直接用光耦电路比较简单,所以我没有用驱动芯片而是直接用光耦电路。

六、仿真及试验根据上述分析,用protues搭建仿真电路如下,图7系统原理图PWM信号发生电路产生的20kHz的PWM信号如图8所示,图8 20kHzPWM信号驱动电路产生的双端驱动信号如图9所示,图9 驱动电路产生的双端驱动信号BUCK电路的输入与输出信号波形如图10所示,其中,蓝色为输入信号,红色为输出信号,图10 BUCK电路的输入输出信号对比BUCK电路的输入与输出信号具体值如图11所示,图11 BUCK电路的输入输出信号具体值观察图11可知,所设计BUCK电路的输入为12V,输出为5V左右,基本满足课题要求。

七、元器件清单。

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