电力电子课设 DCDC PWM控制电路的设计
PWM控制技术电路设计
uo
O -Ud
ωt
图6-6 双极性PWM控制方式波形
■
6.2.2 异步调制和同步调制
6.2.1 计算法和调制法
双极性PWM控制方式（单相桥逆变） 控制方式（单相桥逆变） 双极性 控制方式
三相的PWM控制公用三角波载波 c 控制公用三角波载波u 三相的 控制公用三角波载波 三相的调制信号u 依次相差120° 三相的调制信号 rU、urV和urW依次相差 °
Ud 2
+
V1 C U
VD1 V3 VD4 V V6
VD3 V5 VD6 W V2
VD5 N VD2
N'
Ud 2
+
C
V4
urU urV urW uc
调制 电路
图6-7 三相桥式PWM型逆变电路
■
6.2.1 计算法和调制法
U相的控制规律 相的控制规律
导通信号， 关断信号， 当urU>uc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2 导通信号， 关断信号， 当urU<uc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN’=-Ud/2 当给V 加导通信号时， 导通， 当给 1(V4)加导通信号时 ， 可能是 1(V4)导通 ， 也可能 加导通信号时 可能是V 导通 是VD1(VD4)导通 导通 uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2两种电平 波形只有± 波形只有 两种电平 uUV波形可由uUN’-uVN’得出，当1和6通时，uUV=Ud，当3 波形可由 得出， 和 通时， 通时 通时， 通时， 和4通时，uUV=－Ud，当1和3或4和6通时，uUV=0 通时 － 和 或 和 通时 输出线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成 波由± 输出线电压 波由 三种电平构成 波由(± 负载相电压PWM波由 ±2/3)Ud 、 (±1/3)Ud 和 0共 5种电 波由 ± 共 种电 负载相电压 平组成
电力电子技术课程设计交直交pwm变频电源的设计
前言《电力电子技术》是普通高等工科学校电气自动化专业和电气技术专业的主要课程，而本次电力电子技术课程设计是在学习完《电力电子技术》这门课程后一个重要性的实践性教学环节，通过把理论知识运用于实践，加深对这门课程的理解和掌握其精髓，通过实践巩固理论知识，实现理论与实践的完美结合，为此后解决实际问题打下坚实的基础。
同时也增强实践意识，培育迅速把理论知识运用于实践的能力。
在《电力电子技术》理论课程中，咱们学习了电力电子器件，整流电路，直流斩波电路，交流电力控制电路，交交变频电路，逆变电路，PWM控制技术，软开关技术，组合变流电路等方面的知识。
通过该课程设计能够进一步对所学知识的掌握，了解各类变流电路的大体原理和设计方式，培育独立分析问题和解决问题的能力。
并对电力电子的相关常识取得了解，同时对电力电子技术的各类器件具进行深层次的掌握，训练作为一名电气工程师在方方面面的综合能力，为此后在工作职位上奠定扎实的基础。
本次课程设计是交-直-交PWM变频电源的设计，按照设计要求，并适当考虑到理论与实际情形的误差，依照安全靠得住、技术先进、经济合理的要求，肯定变频电源方案论证及设计，选择主回路元件，肯定驱动电路，保护电路，缓冲电路的设计，采取PWM控制策略，肯定逆变变压器的设计等。
在本次课程设计中，前后取得了老师的大力帮忙，并与本课题同窗多次进行商讨，在此表示真挚的谢意！本次课程设计涉及面超级广，查阅了大量资料，由于很多方面的知识都是临时去学习，对所查阅的资料的正确性也没有一一考证，另外，这是本人第一次系统性进行电力电子方面课题的设计，限于在此方面知识的欠缺，设计当中不免存在并非最优方案和不完善的地方，因此，错误与疏漏的地方再所不免，望老师批评指正。
目录第一章概论 ......................................................................................................................................... - 4 -设计要求 . (4)设计内容 (4)第二章变频电源方案论证及设计 ................................................................................................... - 5 -交流-直流部份设计方案.. (5)直流-交流部份设计方案 (6)第三章主回路元件选择..................................................................................................................... - 7 -电容滤波的三相不可控整流电路 (8)双极性调制控制方式的三相桥式PWM电压型逆变电路 (10)第四章驱动电路设计.................................................................................................................... - 11 -驱动电路概述 (11)驱动电路选取 (11)第五章保护电路设计................................................................................................................... - 12 -短路保护 (12)过电压保护 (13)第六章缓冲电路设计................................................................................................................... - 13 -缓冲电路的作用 (13)缓冲电路具体设计 (14)第七章 PWM控制策略.................................................................................................................... - 15 -PWM控制技术简介 (15)PWM控制策略 (16)第八章滤波电路设计................................................................................................................... - 18 -第九章逆变电压器设计............................................................................................................... - 18 -总结................................................................................................................................................... - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 20 -[1]电力电子技术（第四版）.王兆安,黄俊.机械工业出版社.2000 ......................................... - 20 -[2]电力电子器件及其应用.李旭葆,赵永健.机械工业出版社.1996 ......................................... - 20 -附录一元件清单............................................................................................................................. - 21 -附录二电路图................................................................................................................................. - 22 -第一章概论PWM控制技术在逆变电路中的应用最为普遍，对逆变的影响也最为深刻。
PWM电流模式DC-DC降压控制电路的设计
PWM电流模式DC-DC降压控制电路的设计当今消费市场中，便携式电子产品所占比重较大，这种产品要求电池体积小、重量轻、使用时间长。
高效、低压开关DC-DC转换器，通过提高电源转换效率及改进控制技术，达到了所需要求，因此被广泛应用于电子产品中。
本文首先介绍了Buck DC-DC转换器的拓扑结构及工作原理，并且详细论述了两种工作模式。
然后进行了系统的设计与分析，具体介绍了电流感应电路、过流保护电路、带斜坡补偿的振荡器以及同步整流驱动电路等系统关键模块的设计与仿真。
其中，振荡器电路的设计中，利用一种简单的斜坡补偿电路，完成了窗口比较式振荡器的充放电电路的功能，具有简洁高效的特性。
同时，在模块电路设计中，采用0.35µm工艺，从功率级设计开始，详细讨论了元件类型的选择以及电路结构参数的确定。
之后，配以简单的外围电路构成了Buck DC-DC转换器系统，并对其进行了功能仿真，Hspice仿真结果表明，该系统能稳定工作，并满足设计指标的要求。
关键词：PWM峰值电流模式；Buck DC-DC转换器；带斜坡补偿的振荡器Title：DESIGN OF CURRENT-MODE BUCK DC-DC CONVERTER CONTROL ICMajor：Microelectronics and Solid ElectronicsName: 李强Signature: Supervisor: Associate Prof. Lu Gang Signature:AbstractIn today’s consumer market, battery-operated portable electronic devices are ingreat demand. For these devices, small size, light weight, and long battery run-time arethe main demands. The highly efficient low-voltage switch-mode DC–DC convertersare mandatory in these devices for minimizing the size and weight and extending thebattery run-time, by enhancing the efficiency of power supply and improving the control technology.The topology structure and basic principle of buck DC-DC converters areintroduced firstly. Meanwhile, two operation modes are depicted in detail. Then thewhole system is designed and analysis. And the key modules, such as current sensingcircuit, over current protection circuit, and synchronous rectifying driver, are designedand modulated. A simple slope compensation circuit is used to substitute for chargingand discharging capacitor in the window comparator oscillator. And the oscillator issimple and effective.In the module design part, starting with the power stage, the type and parameters selection of electronic devices are discussed. Finally, a whole Buck DC-DC converter system, which can be completed by the control IC with few external parts,is simulatedby Hspice, with 0.35µm CMOS process, whose results indicate that the system is stableand circuit function and performance have perfectly satisfied the design requirements.Key words: PWM peak current-mode control method; Buck DC-DC converter;oscillator with slope compensation circuit 1 引言11.1 开关电源的发展 (1)1.1.1 开关电源的发展现状 (1)1.1.2 开关电源的发展趋势 (2)1.2 开关电源的分类与比较 (3)1.3 本文的主要工作 (4)2 DC-DC转换器的拓扑结构和原理分析52.1 Buck DC-DC转换器的工作原理分析 (5)2.1.1 CCM模式分析 (6)2.1.2 DCM模式分析 (9)2.2 DC-DC转换器的控制方式和控制模式 (11)2.2.1 DC-DC转换器的控制方式 (11)2.2.2 DC-DC转换器的控制模式 (12)3 PWM电流模式DC-DC降压控制电路的设计与分析173.1 系统设计目标及系统结构 (17)3.2 误差放大器的设计与仿真 (18)3.2.1 电路的分析与设计 (18)3.2.2 电路的仿真结果 (22)3.3 带隙基准电压源的设计与仿真 (24)3.3.1 电路的分析与设计 (24)3.3.2 电路的仿真结果 (27)3.4 PWM比较器的设计与仿真 (30)3.4.1 电路设计与分析 (30)3.4.2 电路仿真结果 (31)3.5 电流感应电路与过流保护电路的设计与仿真 (33)3.5.1 电流感应电路设计与分析 (33)3.5.2 过流保护电路的设计与分析 (35)3.5.3 电路的仿真结果 (36)3.6 带斜坡补偿的振荡器电路的设计与仿真 (38)3.6.1 比较器的设计与分析 (39)3.6.2 斜坡补偿电路的设计与分析 (40)4.6.3 脉冲展宽电路的设计与分析 (42)3.6.4 仿真结果 (43)3.7 逻辑控制电路与同步整流驱动电路的设计与仿真 (44)3.7.1 逻辑控制电路的设计与分析 (44)3.7.2 同步整流驱动电路的设计与分析 (45)3.7.3 电路的仿真结果 (47)3.8 软启动电路的设计与仿真 (48)4 整体仿真 504.1 输出电压 (50)4.2 开关管M p和整流管M n导通电阻 (51)4.3 转换效率 (52)结论55致谢56参考文献571 引言电源是一切电子设备的动力心脏，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性和安全性。
电力电子pwm课程设计
电力电子pwm课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电力电子PWM（脉宽调制）技术的基本原理，掌握PWM技术的分类及其在电力电子装置中的应用。
2. 学生能掌握PWM波的生成方法和控制策略，了解不同调制策略对电力电子器件工作状态的影响。
3. 学生能了解PWM技术在电力系统中的节能效果和优化作用。
技能目标：1. 学生具备运用PWM技术进行电力电子装置设计和调试的能力，能独立完成简单的PWM控制器搭建。
2. 学生能运用所学知识分析和解决实际电力电子工程中与PWM相关的问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习PWM技术，培养对电力电子工程的兴趣和热情，增强对新能源技术发展的关注。
2. 学生在学习过程中，养成合作、探究、创新的精神，提高自主学习能力和解决问题的能力。
3. 学生了解PWM技术在节能减排和环境保护方面的重要性，培养环保意识和责任感。
课程性质：本课程为电力电子技术领域的一门专业课程，具有理论性与实践性相结合的特点。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的电力电子基础知识和实验技能。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在学习过程中发挥主动性和创造性，培养实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际电力电子工程中，为我国新能源和电力电子技术的发展贡献力量。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电力电子PWM技术基本原理：介绍PWM技术的基本概念、分类及其在电力电子装置中的应用。
- 教材章节：第3章“电力电子PWM技术”2. PWM波的生成与控制策略：讲解PWM波的生成方法、控制策略及其对电力电子器件工作状态的影响。
- 教材章节：第4章“PWM波的生成与控制策略”3. PWM技术在电力系统中的应用：分析PWM技术在电力系统中的节能效果、优化作用及其在新能源领域的应用。
- 教材章节：第5章“PWM技术在电力系统中的应用”4. PWM控制器设计与调试：教授PWM控制器的设计方法、调试技巧，使学生具备实际操作能力。
AC-DC-DC电源设计(电力电子课设)
_______________________________________________________________________________目录1 开关电源 (2)1.1开关电源的概念 (2)1.1.1 PWM技术简介 (2)1.1.2 降压型DC-DC开关电源原理简介 (3)1.2 开关电源的发展简介 (5)1.3 开关电源的发展展望 (6)2 主电路图设计 (7)2.1 三相整流部分 (8)2.2 直流斩波电路部分 (9)2.2.1 参数计算 (10)2.2.2 斩波仿真电路 (10)2.3 主电路仿真 (11)3 控制电路部分 (12)3.1 设计思想 (12)3.2 设计电路图 (13)4 最终设计方案 (15)总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)_______________________________________________________________________________ AC-DC-DC电源(120V，500W)设计1 开关电源1.1开关电源的概念开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器（内含变压器）、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。
电子电力课程设计--DCDC PWM控制电路的设计
电力电子技术课程设计专业班级：09级应用电子技术一班电力电子课程设计一、设计课题：DC/DC PWM控制电路的设计二、设计要求：1、设计基于PWM芯片的控制电路，包括外围电路。
按照单路输出方案进行设计，开关频率设计为10KHZ；具有软启动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流控制功能。
电路设计设计方案应尽可能简单、可靠。
2、实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。
3、设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正确性。
4、扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。
5、Buck电路图如下图：Buck电路图三、设计方案本次课程设计基于PWM芯片TL494进行设计，通过查阅该芯片的相关资料，了解其各引脚功能，结合设计要求进行电路设计。
首先建立最基本的电路，然后在其上面进行改进，得到进一步满足条件与实际应用的电路，根据原理图在实验板上搭建电路进行试验，得出结果进行分析验证，最后得出DC/DC PWM控制电路。
四、设计原理图如图所示为设计原理图，通过调节电位器Rp进行控制输出，从Vo端得到输出驱动电压的波形。
设计原理图五、TL494各引脚功能TL494的个引脚功能图如下表TL494引脚功能表引脚号功能引脚号功能1 误差放大器1的同相输入端9 末极输出三极管发射极端2 误差放大器1的反相输入端10 末极输出三极管发射极端3 输出波形控制端11 末极输出三极管集电极端4 死区控制信号输入端12 电源供电端5 振荡器外接震荡电容连接端13 输出控制端6 振荡器外接震荡电阻连接端14 基准电压输出端7 接地端15 误差放大器2的反相输入端8 末极输出三极管集电极端16 误差放大器2的同相输入端六、各部分功能及工作原理首先设计其振荡电路，根据振荡公式f=1.1/（R3XC2）=10Khz，取R3=1KΩ,则电容C2=0.1uF；然后，将同样大小的电容电阻串联并加以电压接地后，在电容电阻中间引出一根信号线作为第四脚的输入端，作为死区控制信号的输入。
基于电力电子pwm的课程设计
基于电力电子pwm的课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握电力电子PWM的基本原理、应用领域和关键技术。
技能目标要求学生能够运用PWM技术进行简单的电路设计和调试。
情感态度价值观目标要求学生培养对电力电子技术的兴趣和热情，提高他们的问题解决能力和创新意识。
通过本课程的学习，学生将能够了解电力电子PWM的基本概念和原理，掌握PWM技术的应用和关键技术，培养对电力电子技术的兴趣和热情，提高他们的问题解决能力和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子PWM的基本原理、应用领域和关键技术。
首先，将介绍PWM技术的基本概念和原理，包括PWM信号的产生和控制方法。
然后，将介绍PWM技术在电力电子领域的应用，包括开关电源、电机控制和太阳能发电等。
最后，将讲解PWM技术的关键技术，包括PWM控制电路的设计和调试方法。
教学大纲将根据课程目标进行详细的教学内容安排和进度规划。
具体的教学内容安排将根据教材的章节进行，并结合实际情况进行适当的调整。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多样化的教学方法。
首先，将采用讲授法，通过教师的讲解和示范，向学生传授PWM技术的基本原理和应用。
同时，将采用讨论法，引导学生进行思考和讨论，培养他们的问题解决能力。
此外，还将采用案例分析法，通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用PWM技术。
最后，将采用实验法，让学生亲自动手进行实验操作，提高他们的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。
教材将是主要的教学资源，将选用权威、实用的教材，确保学生能够获取准确、全面的知识。
参考书将提供更多的学习资料，帮助学生深入理解PWM技术。
多媒体资料将用于辅助教学，通过图像、动画和视频等形式，使学生更加直观地理解PWM技术的工作原理和应用。
实验设备将是重要的教学资源，将提供必要的实验设备，让学生能够进行实际的操作和调试。
电力电子课设-DCDC--PWM控制电路的设计
学院电力电子课程设计题目： DC/DC PWM控制电路的设计小组成员：学号：学部（系）：机械与电气工程学部专业年级：电气133指导教师：2 年 12 月 16 日目录一、总体设计方案....................... 错误!未定义书签。
二、设计原理及各部分功能............... 错误!未定义书签。
三、实验所得的各个波形................. 错误!未定义书签。
四、TL494及相关器件说明................ 错误!未定义书签。
五、总结及心得体会................................. - 8 -一、总体设计方案题目DC/DC PWM控制电路的设计●题目介绍电力电子电路控制中广泛应用着脉冲宽度调制技术（Pulse Width Modulation, 简称PWM），将宽度变化而频率不变的脉冲作为电力电子变换电路中功率开关管的驱动信号，控制开关管的通断，从而控制电力电子电路的输出电压以满足对电能变换的需要。
由于开关频率不变，输出电压中的谐波频率固定，滤波器设计比较容易。
本课程设计主要采用比较常用的PWM集成芯片TL494（也可用其它芯片）完成设计，让同学们初步掌握PWM控制电路的设计方法。
●课设要求1. 设计基于PWM芯片的控制电路，包括外围电路。
按照单路输出方案进行设计，开关频率设计为10KHz；具有软起动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流控制功能。
电路设计方案应尽可能简单、可靠。
2. 实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。
3. 设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正确性。
4. 扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。
二、设计原理本次实验所用芯片为TL494芯片，TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路，主要应用在各种开关电源中。
TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
DCDC的PWM控制技术
DC/DC的PWM控制技术DC/DC变换器广泛应用于便携装置（如笔记本计算机、蜂窝电话、寻呼机、PDA等）中。
它有两种类型，即线性变换器和开关变换器。
开关变换器因具有效率高、灵活的正负极性和升降压方式的特点，而备受人们的青睐。
开关稳压器利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中，或以电场形式存储在电容器中，然后将能量转换到负载，实现DC/DC变换。
实现能量从源到负载的变换需要复杂的控制技术。
现在，大多数采用PWM（脉冲宽度调制）技术。
从输入电源提取的能量随脉宽变化，在一固定周期内保持平均能量转换。
PWM 的占空因数（δ）是“on”时间（ton，从电源提取能量的时间）与总开关周期（T）之比。
对于开关稳压器，其稳定的输出电压正比于PWM占空因数，而且控制环路利用“大信号”占空因数做为对电源开关的控制信号。
开关频率和储能元件DC/DC变换器中，功率开关和储能元件的物理尺寸直接受工作频率影响。
磁性元件所耦合的功率是：P（L）=1/2（LI2f）。
随着频率的提高，为保持恒定的功率所要求的电感相应地减小。
由于电感与磁性材料的面积和线匝数有关，所以可以减小电感器的物理尺寸。
电容元件所耦合的功率是：P(c)=1/2(CV2f)，所以储能电容器可实现类似的尺寸减小。
元件尺寸的减小对于电源设计人员和系统设计人员来说都是非常重要的，可使得开关电源占用较小的体积和印刷电路板面积。
开关变换器拓扑结构开关变换器的拓扑结构系指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关元件和储能元件的不同配置。
很多不同的开关稳压器拓扑结构可分为两种基本类型：非隔离型（在工作期间输入源和输出负载共用一个共同的电流通路）和隔离型（能量转换是用一个相互耦合磁性元件（变压器）来实现的，而且从源到负载的耦合是借助于磁通而不是共同的电器）。
变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入线/输出负载特性诸因素选定的。
电力电子技术中的PWM变换器设计与应用
电力电子技术中的PWM变换器设计与应用电力电子技术作为一门重要的学科，近年来在能源转换和电力控制领域发挥着越来越重要的作用。
其中，PWM（脉宽调制）变换器作为一种常见的电力电子装置，具有广泛的应用范围。
本文将就PWM变换器的设计原理以及在电力电子技术中的应用进行探讨。
一、PWM变换器的设计原理PWM变换器是指能够将一个高频脉冲信号转换为模拟电压或电流信号的电路。
其设计原理基于脉宽调制技术，通过调节脉冲信号的高电平时间与低电平时间之比，来实现对输出信号的精确控制。
PWM变换器通常由一个比较器、一个参考信号源和一个可变的调制信号源组成。
在PWM变换器的设计过程中，首先需要确定输出信号的频率和波形要求。
然后选择适当的比较器和参考信号源。
比较器用来比较参考信号与可变调制信号的大小，输出高电平或低电平。
参考信号源则决定了脉冲信号的频率和基准。
最后，根据输出信号的要求选择适当的滤波器进行处理，以消除脉冲信号中的高频成分，得到所需的模拟电压或电流信号。
二、PWM变换器在电力电子技术中的应用1. 无线电频率调制解调器：PWM变换器可以将低频音频信号转换为高频调制信号，用于无线电频率调制解调器中。
例如，在调幅广播系统中，通过PWM变换器将音频信号转换为高频调制信号，从而实现广播信号的传输。
2. 数字电源控制器：PWM变换器在数字电源控制器中广泛应用。
数字电源控制器是一种通过数字信号控制输出电压或电流的器件，通过PWM变换器可以实现输出信号的精确调节。
例如，可将输入电压进行适当的处理，得到符合要求的输出电压，以供给数字设备的正常工作。
3. 交流电机驱动：PWM变换器在交流电机驱动系统中被广泛应用。
通过PWM变换器可以将直流电源转换为交流电源，并对其进行控制。
这种交流电机驱动系统不仅能提高电机的控制精度，还能降低能量损耗和噪声，提高系统的效率。
4. 可逆变换器：PWM变换器在可逆变换器中扮演着重要的角色。
可逆变换器是指将直流电能转换为交流电能，或将交流电能转换为直流电能的装置。
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电力电子课程设计题目： DC/DC PWM控制电路的设计
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专业年级：电气133
指导教师：
2 年 12 月 16 日
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目录
一、总体设计方案....................... 错误!未定义书签。
二、设计原理及各部分功能............... 错误!未定义书签。
三、实验所得的各个波形................. 错误!未定义书签。
四、TL494及相关器件说明................ 错误!未定义书签。
五、总结及心得体会................................. - 9 -
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一、总体设计方案
●题目
DC/DC PWM控制电路的设计
●题目介绍
电力电子电路控制中广泛应用着脉冲宽度调制技术（Pulse Width Modulation, 简称PWM），将宽度变化而频率不变的脉冲作为电力电子变换电路中功率开关管的驱动信号，控制开关管的通断，从而控制电力电子电路的输出电压以满足对电能变换的需要。
由于开关频率不变，输出电压中的谐波频率固定，滤波器设计比较容易。
本课程设计主要采用比较常用的PWM集成芯片TL494（也可用其它芯片）完成设计，让同学们初步掌握PWM控制电路的设计方法。
●课设要求
1. 设计基于PWM芯片的控制电路，包括外围电路。
按照单路输出方案进行设计，开关频率设计为10KHz；具有软起动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流控制功能。
电路设计方案应尽可能简单、可靠。
2. 实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。
3. 设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正确性。
4. 扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。
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二、 设计原理
本次实验所用芯片为TL494芯片，TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路，主要应用在各种开关电源中。
TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
图1是它的管脚图，其中1、2脚是误差放大器I 的同相和反相输入端；3脚是相位校正和增益控制；4脚为间歇期调理，其上加0～3.3V 电压时可使截止时间从2%线怀变化到100%；5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容；7脚为接地端；8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；12脚为电源供电端；13脚为输出控制端，该脚接地时为并联单端输出方式，接14脚时为推挽输出方式；14脚为5V 基准电压输出端，最大输出电流10mA ；15、16脚是误差放大器II 的反相和同相输入端。
当6端外接电阻T R ,5端外接T C 时，5端将产生频率f =1.1/T T C R 的锯齿波
CT V ； 2、1两端引入DC/DC 变换器输出电压的给定值g V 和反馈值f V ；3端为电
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压调节器输出的误差电压3V ，3V ＝K （g f V V -），3V 送至PWM 比较器的同相端，反相端电压为0.7V ＋CT V 。
由于开关频率要求为10HZ ，根据f =1.1/T T C R ⋅，T T C R ⋅=0.11，选用T R =1K 欧姆，T C =0.1微法。
按照原理图将TL494芯片接在电路板上，连接电路。
为实现软开关和脉宽调节功能，利用输出端4。
起动开始，一旦起动电路内部使输出端4从接地点断开，在＋15V 电源经0R 对0C 充电过程中，4V 从＋15V 逐渐下降为零。
由图1.2和图1.4可以看到，在任何一个开关周期S T 中，CT v 从零上升至CTm V ，仅在瞬时值CT v >4v +0.12V 时J=0，才能使G 1 G 2为高电位开启驱动信号。
所以在起动过程的逐个S T 周期中、J=0，G 1 、G 2的脉宽时间on t 从零逐渐增大，使输出电压逐渐上升实现软起动。
PWM 集成电路芯TTL494原理框图
三、实验波形
使用示波器分别测出输出端5、输出端8的波形以及调整占空比后的引脚8的波形：
输出端5测出的波形
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输出端8测出波形
输出端30度
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输出端60度
输出端90度
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四、参考资料
一、附录:TL494相关说明
TL494的引脚功能如下：1、16脚和2、15脚分别是误差放大器1和误差放大器2的同相输入端和反向输入端；3脚是反馈输入端；4脚是死区时间控制端；5、6脚分别接RC振荡器的定时电容和电阻；7脚接地；8、9脚11、10脚分别是两个内部驱动三极管的集电极和发
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射极；12脚为电源正端；13脚为输出状态控制端，当13脚为高电平时，两个内部驱动三极管交替导通，当13脚为低电平时，两个内部驱动三极管同时导通或截止，此时只能控制一个开关管。
14脚是集成电路内部输出的5V基准电压输出端。
TL494结构图
集成了全部的脉宽调制电路。
片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。
内置误差放大器。
内止5V参考基准电压源。
可调整死区时间。
内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。
推或拉两种输出方式。
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阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：
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
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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。
参见图下图
TL494脉冲控制波形图
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（范围在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3.5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
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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。
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