开关电源课设报告
开关电源的设计实验报告

河西学院物理与机电工程学院综合设计实验开关电源的设计实验报告学院:物理与机电工程学院专业:电子信息科学与技术:侯涛日期:2016年4月12日绪论开关电源是近年来应用非常广泛的一种新式电源,它具有体积小、重量轻、耗能低、使用方便等优点,在邮电通信、航空航天、仪器仪表、工业设备、医疗器械、家用电器等领域应用效果显著。
一、开关电源的概念和分类电源是将各种能源转换成为用电设备所需电能的装置,是所有靠电能工作的装置的动力源泉。
1.开关电源的概念电是工业的动力,是人类生活的源泉。
电源是产生电的装置,表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等;在同一参数要求下,又有重量、体积、效率和可靠性等指标。
我们用的电,一般都需要经过转换才能适合使用的需求,例如交流转换成直流,高电压变成低电压,大功率变换为小功率等。
按照电子理论,所谓AC/DC就是交流转换为直流;AC/AC称为交流转换为交流,即为改变频率;DC/AC称为逆变;DC/DC为直流变交流后再变直流。
为了达到转换的目的,电源变换的方法是多样的。
自20世纪60年代,人们研发出了二极管、三极管半导体器件后,就用半导体器件进行转换。
所以,凡是用半导体功率器件作开关,将一种电源形态转换成另一种形态的电路,叫做开关变换电路。
在转换时,以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路,称为开关电源。
开关电源在转换过程中,用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器,常用的AC/DC 变换器就是离线式变换器。
开关电源通常由六大部分组成,如图所示。
第一部分是输入电路,它包含有低通滤波和一次整流环节。
220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi,此电压送到第二部分进行功率因数校正,其目的是提高功率因数,它的形式是保持输入电流与输入电压同相。
功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。
所谓有源功率因数校正,是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。
开关电源电路常采用有源功率因数校正。
反激型开关电源电路课程设计报告

第一章设计的基本要求题目:反激型开关电源电路设计(1)注意事项:①学生也可以选择规定题目方向外的其它开关电源电路设计。
②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料,确定适应自己的课程设计方案。
首先要明确自己课程设计的设计内容。
(2)主要技术数据1、交流输入电压AC220V,波动±50%;2、直流输出电压5V和12V;3、输出电流1.5A和200mA;4、输出纹波电压≤0.2V;5、输入电压在±50%范围之间变化时,输出电压误差≤0.03V (3)设计内容:1、开关电源主电路的设计和参数选择2、IGBT电流、电压额定的选择3、开关电源驱动电路的设计4、开关变压器设计5、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图6、电路仿真分析和仿真结果第二章主电路的原理2.1 总体方案的确定输入—EMI滤波—整流(也就一般的AC/DC类似全桥整流模块)—DC/DC模块(全桥式DC—AC—高频变压器—高频滤波器—DC)—输出。
系统可以划分为变压器部分、整流滤波部分和DC-DC 变换部分,以及负载部分,其中整流滤波和DC—DC变换器构成开关稳压电源。
整流电路是直流稳压电路电源的组成部分。
整流电路输出波形中含有较多的纹波成分,所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。
直流/直流转换电路,是整个开关稳压电源的核心部分。
开关稳压电源的基本原理框图如图2.1所示。
图2.1 开关稳压电源基本原理框图2.2 反激型电路原理反激型电路存在电流连续和电流断续两种工作模式,值得注意的是,反激型电路工作于电流连续模式时,其变压器磁芯的利用率会显著下降,因此实际使用中,通常避免该电路工作于电流连续模式。
其电路原理图如图2.2所示。
图2.2 反激型电路原理图工作过程:当S 导通时,电源电流流过变压器原边,1i 增加,其变化为11//W U dt di s =,而副边由于二极管VD 的作用,2i 为0,变压器磁心磁感应强度增加,变压器储能;当S 关断时,原边电流迅速降为0,副边电流2i 在反激作用下迅速增大到最大值,然后开始线性减小,其变化为22//W U dt di o =,此时原边由于开关管的关断,电流为0,变压器磁心磁感应强度减小,变压器放能。
开关电源课程设计报告

电力电子课程设计报告题目:开关电源课程设计专业:电气自动化班级:电气1012学号:日期:2011 年11月16日一、设计要求(1)输入电压:AC220±10%V(2)输出电压: 12V(3)输出功率:12W(4)开关频率: 80kHz二、反激稳压电源的工作原理图2-1 反激稳压电源的电路图三、反激电路主电路设计(1)(1)Np-=+(3-1)Vdc Ton Vo TrNsm1.反激变压器主电路工作原理反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计.1)工作过程:S 开通后,VD 处于断态,W1绕组的电流线性增长,电感储能增加; S 关断后,W1绕组的电流被切断,变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。
反激电路的工作模式:反激电路的理想化波形S i S i V D t ot o fft t t tO OO O 反激电路原理图电流连续模式:当S 开通时,W2绕组中的电流尚未下降到零。
输出电压关系: 电流断续模式:S 开通前,W2绕组中的电流已经下降到零。
输出电压高于式(8-3)的计算值,并随负载减小而升高,在负载为零的极限情况下,….因此反激电路不应工作于负载开路状态。
B B SBH图 8-18 磁心复位过2. 设计原则和设计步骤变压器设计步骤:1)计算原边绕组流过的峰值电流。
开关电源设计

广东白云学院开关电源课程设计报告名称:开关电源课程设计学生姓名:张培胜杨发导学号:21 10班级: B08自动化2班(数控技术)专业:自动化系别: 电气与信息工程学院自动化系成绩:指导教师:黎建华2011年10月20日一、开关电源概述随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
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。
随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。
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。
二、设计任务本设计要完成的任务为:设计一个开关稳压电源,要求市电输入(220VAC,50Hz);输出电压为16V恒定,输出电流为5A。
设计中要考虑的问题有电路拓扑结构的选择,这将决定电源设计是否适合设计要求。
电路拓扑结构确定之后需要选择控制IC,根据控制IC搭建周边电路,选择合适的反馈元件,以保证输出电压的恒定。
最基本的整流滤波电路,钳位电路等也需要根据要求设计。
其中还应该包含必要的保护电路,防止过流、过压、欠压对电路的损害。
开关电源课程实践报告

开关电源课程实践报告————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:电源开关课程实践设计报告降压斩波电路设计姓名:张金涛学号: 1指导教师:许树玲成绩:日期: 2014.10.25课程设计任务书学生姓名:专业:自动化指导教师:许树玲工作单位:物电学院题目:一、初始条件:可用元器件:电容、整流管或整流桥、功率开关管、电力二极管、隔离变压器电阻、滤波电感等。
可用仪器:示波器、电压表、电流表。
二、要求完成的主要任务:(1)设计任务根据技术要求和已知条件,完成无输入变压器整流、电容滤波DC-DC变换器电路的设计。
(2)设计要求1、要求设计一个工频、单相、无变压器输入,整流桥整流、纯电容滤波,DC-DC变换器电路,设输出电压U O=50V,输出电流1—10A,输入电压有10%的波动,输出纹波电压要求低于0.1V,假设所用器件均无能量损耗。
2、选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数,并画出总体电路原理图,阐述基本原理并进行软件仿真。
3、按规定格式写出课程设计报告。
三、时间安排:1、2014年9月28日,集中布置课程设计任务、选题;2、2014年9月29--10月11日,完成资料查询、设计和仿真;3、2014年10月11---25日,撰写课程设计报告。
指导教师:许树玲2014-9-28一、原理图二、原理图分析及元件参数计算1、根据题目要求,电源电压有10%的波动,设电容C1两端电压为Uin ,则:V U in 4.2901.1*220*2.1max ==6.2379.0*220*2.1min ==in U2、占空比D由公式in o V V D =得:172.04.29050max min ===in oV V D210.06.23750min max ===in o V V D3、电感的计算临界电感值:)1(2D f I U L o o c -=故选取的电感值为H D f I U L L o o c 414.0)172.01(*50*1*250)1(2min min max =-=-=>4、)1(2^8D f V L V C o o o -∆=F D f V L V C C o c o o 05.050*50*1.0*414.0*8)172.01(*50)1(2^8min min max =-=-∆=>考虑电容裕量,选取V V U o c 100~75)2~5.1(==5、开关管的选取连通时: l i ce I I I == o o i i I V I V =,oi o i I V V I =, A I V V I o i o i 1.210*6.23750max min max === 关断时:max i ce V U =,Uce U o ce )3~5.1(=取 V V U U i ce ceo 60022max ===6 、二极管的选取反向耐压值:max )2~1(i V U = 取U=600V正向平均电流:A I D I o D 28.810*)172.01(*)1(max min =-=-= 取导通电流为8.28A学生姓名:张金涛 年级:12级专业:电气工程及其自动化课程名称:开关电源技术 课程设计任务:DC-DC 变换器设计电路设计仿真情况论文撰写情况指导教师意见学生姓名:钱金楼年级、专业:12级自动化二班课程名称:开关电源技术课程设计任务:DC-DC变换器设计电路设计仿真情况论文撰写情况指导教师意见。
小功率开关电源课程设计报告

1.2整流滤波电路………………………………………………………………11
2控制电路设计……………………………………………………………………12
2.1 UC3842的特点………………………………………………………………12
2.2UC3842的引脚排列及内部框图…………………………………………13
《电力电子技术》
课程设计报告
题目:小功率开关电源的设计
华中科技大学
第1章课程设计目的……………………………………………………………………4
第2章课程设计题目描述与要求……………………………………………………4
1题目描述……………………………………………………………………4
2设计要求………………………………………………………………………5
(3)稳压范围宽。开关电源的交流输入电压在90~270 V内变化时,输出电压的变化在±2%以下。合理设计开关电源电路,还可使稳压范围更宽并保证开关电源的高效率;
(4)安全可靠,具有各种保护功能。在开关电源中,由于可以方便地设置各种形式的保护电路,因此当电源负载出现故障时,能自动切断电源,保障其功能可靠;
本次课程设计的安排旨在提升学生的动手能力,加强大家对专业理论知识的理解和实际运用,通过团队成员之间的密切配合,加强团员的合作协调能力。通过本次课程的历练,加强大家的自学能力,为大家做毕业设计做很好的铺垫。
第2章课程设计题目描述与要求
1题目描述
开关电源是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。
图2.2开关电源的工作原理
上图中,a图为电路图,b图为波形图。
开关电源课程设计报告

太原理工大学课程设计任务书指导教师签名:日期:前言随着电力电子技术的发展,开关电源的应用越来越广泛。
反激式开关电源以其设计简单,体积小巧等优势,广泛应用于小功率场合。
开关电源以其小型、轻量和高效率的特点,被广泛地应用于各种电气设备和系统中,其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。
开关稳压电源有多种类型,其中单端反激式开关电源由于具有线路简单,所需要的元器件少,能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。
本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥,再与直流变压器开关管构成反激电路。
通过输出反馈经UC3842控制占空比,从而使输出电压稳定。
反激电路中开关管开通原边线圈储存能量,副边不导通。
原边关断时,线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。
输出电压反馈由TL431和光耦构成,当输出稳定时,有一个稳定的电流;当输出电压增大时,TL431分流增加,发光二极管亮度改变,使三级管电流改变,致使开关管控制导通占空比改变,从而使输出电压减小。
另外,芯片UC3842引脚接一电流反馈,通过控制分压值实现截流保护,防止输出过电流。
设计中,直流变压器的设计是重点,需要计算其原边电感,原副边匝数,铁芯的选择,根据这些参数构造电路图,计算各电容电阻值及二极管承受的反压,选择合适的型号。
论文先介绍了开关电源及反激式开关电源,然后介绍器件选型,再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路,最后附表为选择时参数参考表和总电路图。
目录前言第一章开关电源概述 (1)1.1开关电源综述 (1)1.2反激式开关电源介绍 (2)第二章总体方案的确定 (2)2.1总体设计思路及框图 (2)2.2仿真原理图 (3)第三章具体电路设计 (5)3.1EMI滤波电路 (5)3.2整流滤波电路设计 (6)3.3 高频变压器的设计 (7)3.4控制反馈电路的设计 (15)3.5保护电路的设计 (17)3.6输出侧滤波电路设计 (18)第四章电路仿真与结果 (19)4.1 EMI滤波电路 (19)4.2整流电路 (21)4.3反激型电路 (22)4.4反馈电路 (23)4.5总电路 (24)心得体会 (25)参考文献 (26)反激型开关电源电路设计第一章开关电源概述1.1开关电源综述电源是各种电子设备不可缺少的组成部分,其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠的工作。
开关电源设计课题报告

四、整体电路图
五、电路图原理
(1)3.3V输出原理图:
根据LM1765芯片的接入规则,布置外围元件。上图中Q6,Q7,R9,R10,R11为限流保护电路,当输出电流超过1A时,电路自动断开。
(2)5.0V输出原理图
原理同上所述。
(3)+/-15V输出原理图:
《开关电源设计》
组长:2009111222梅亚敏
组员:2009111216方大洲
2009111206张 蒙
2009111228舒水鸣
开关电源设计
一、课题简介
开关电源是一种采用开关方式控制的直流稳压电源,通过控制开关的占空比来调整输出电压。它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源形式。主要作为高功率脉冲电源的初级电源和大型军用设备的电源系统,也可以应用于大电流快速充放电系统和电子、通信、航天、医疗等各个领域,其中,几十至几百千瓦的大、高功率开关电源主要应用于现代化工业、国防事业和大型科研项目中,具有非常广泛的应用前景。
将上一步输出的5.0V电流接入到LM1961中,在LM1961中利用自激震荡电路产生交流电,再通过变压器输出两个电流,随后通过整流得到+/-15V的输出电流。在LM1961中自带开关反馈电路,将输出电流通过R11接回到芯片TB端口,当输出电流超过0.25A时,芯片停止输出。
六、芯片LT1765介绍
(1)典型应用:
(2)电气特性:
(3)原理框图:
(4)LT1961计算:
Vout=15V,Vin=5V,Iout(max)=0.435A
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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: 14级专升本(1)班学号: 201420210125姓名:指导教师:南光群、张智泉、叶天凤课程设计时间: 2015年11月30日—12月10日课程设计地点:K2-414和K2-306实验室电力电子装置设计与制课程设计成绩评定表姓名学号201420210125指导教师签字:年月日《电力电子装置设计与制作》课程设计任务书2015~2016学年第一学期学生姓名:专业班级:电气工程及其自动化14级专升本1班指导教师:南光群、张智泉、叶天凤工作部门:电气与电子信息工程学院一、课程设计题目:开关直流降压电源(BUCK)设计二、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14-18V之间。
3)输出直流电压11V,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---参考文献目录目录 0摘要 0Abstract 01 方案设计与论证 (1)1.1 总体方案的设计与论证 (1)1.2 开关管的选择 (1)1.3 模拟控制芯片的选择 (1)2 系统设计 (2)2.1 系统总体组成框图 (2)2.2 电路原理图 (2)3 功能及器件的选择 (3)3.1 主电路元器件的选择 (3)3.1.1 电感的选择 (3)3.1.2 输出滤波电容的选择 (4)3.1.3 MOSFET开关管的选择 (4)3.1.4 二极管的选择 (5)3.2 PWM控制的设计 (5)3.2.1 锯齿波的频率的计算 (5)4 仿真分析 (6)4.1仿真模型 (6)4.2 仿真结果及分析 (7)5 实物结果及分析 (9)5.1 实物图 (9)5.2 实物结果及分析 (9)6 设计小结 (14)参考文献 (15)摘要本次电力电子装置设计与制作,利用BUCK型转换器来实现14V-18V的开关直流降压电源的设计。
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,本设计采用了推挽式放大电路。
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,采用模拟PI调节器实现对电路的快速调节作用,使系统稳定工作;TL494采用RC振荡电路来产生锯齿波来作为驱动信号的载波,控制开关管的开关频率。
关键字:降压电源推挽式放大电路开关频率AbstractThis Power electronic equipment design is used by BUCK t o catch the goal of 16V-8VSwitch dc step-down power supply design. Use TL494 as control chip output pulse signal to control the opening of MOS tube and shut off. In orderto make the MOS tube G pole and S pole separate, this de sign uses a push-pull amplifier circuit. In addition, the d esign also joined the feedback link to make the circuit mo re accurate and stable,PI analog regulator circuit for fast regulation of that system stability;TL494 RC oscillator circuit to generate a sawtooth wave as the carrier drive signal, control the switching frequency of the switching tube.KeyWord:step-down power supply push-pull amplifier circuit Switching frequency1 方案设计与论证1.1 总体方案的设计与论证方案一:采用低压线性稳压管(LDO)来设计电路。
其优点是输出波形稳定,噪音小,所以外部电路比较简单。
不足之处在于输入和输出电压的差值不能太大,效率较低,其负载电流相对较小。
方案二:采用BUCK降压电路。
该电路是负载电流大,效率高,发热小。
由于是通过开关管的开通和关断来实现能量的转换,所以纹波和噪音较大,需要较多额电容滤波。
但考虑本次设计的需求,所以选择该方案。
综上所述,故选择BUCK降压电路。
1.2 开关管的选择方案一:采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
IGBT的功率容量大,但是开关频率较低,同时在关断时存在拖尾电流,需要加一个负电压让IGBT可靠的关断,对驱动电路要求较高。
方案二:采用电力MOSFET。
电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流,因此所需驱动功率小、驱动电路简单;又由于是靠多数载流子导电,没有少数载流子导电所需的存储时间,是目前开关速度最高的电力电子器件,而在本电路中功率不是很大。
综上所述,故选择电力MOSFET器件。
1.3 模拟控制芯片的选择方案一:采用UC3842模拟控制芯片。
UC3842是采用峰值电流模式控制的集成PWM控制器,专们用于构成正激型和反激型等开关电源的控制电路。
驱动电路的结构为图腾柱结构的跟随电路,其输出峰值电流可达1000mA,可以直接驱动主电路的开关器件,但是在芯片欠压保护后再次启动的电压为16V,在本设计中启动电压较高,故不选择该芯片。
方案二:采用TL494模拟控制芯片。
TL494采用固定频率的PWM波的控制方式可以根据需要选择输出最大占空比和输出的频率,同时也可以根据需要调节死区时间的大小,驱动输出端也可以采用单端模式或者推拉模式,电路的启动电压为7V,最大工作电压为40V,具有较宽的工作电压范围。
考虑到实际情况所以在本设计中采用TL494。
综上所述,故选择TL494作为模拟控制芯片。
华南理工大学广州汽车学院2 系统设计2.1 系统总体组成框图系统总体组成框图如图2-1所示。
该系统中由BUCK主电路、反馈采样电路、控制电路和驱动电路组成。
从而构成了一个电压闭环控制系统。
图2-1 系统总体框图2.2 电路原理图总体电路原理图如图2-2所示。
图2-2 电路原理图3 功能及器件的选择3.1 主电路元器件的选择3.1.1 电感的选择在进行电感的计算上,首先介绍一个关键参数r 的说明,r 称为电流纹波率。
它表示电感电流的交流分量与直流分量的几何比例。
因此,有 DC AC L I I I I r ⨯≡∆=2 (3-1)上式中I ∆为电流纹波,DC I 为电感电流直流分量,AC I 为交流分量,L I 为平均电感电流。
在工程中r 的取值一般在5.0~3.0之间,并且它与特定工况、开关频率、甚至拓扑本身都无关。
所以在实际设计中,它一般按0.4取值。
在大多数实际应用中,输入电压会在INMAX INMIN V V ~之间的某一范围内变化。
因此,还需要知道电流的交、直流分量及其峰值在输入电压变化时如何随之变化。
最重要的是:需要知道在此变化范围内,哪个特定输入电压值对应峰值电流最大值。
如前所述,峰值电流对于保证电感工作时不发生磁饱和是极其重要的。
所以对于电感设计而言,“最恶劣”电压定义为峰值电流达到最大值时所对应的输入电压。
该特定电压将用于电感设计或选择。
对于降压变压换器,总是优先从IMAX V (即最小占空比)开始设计电感。
在本设计中电压的输入范围为:14~18V ,输出电压为11V ,开关频率为25KHz ,输出电流为1A 所以对于buck 电路而言,需要从IMAX V (20V )开始设计电感。
所以最小占空比为: 61.01811===IN O V V D (3-2) 再由公式计算的L 为:uH A V D f I r V L O O 429)61.01(2500014.011)1(=-⨯⨯=-⨯⨯= (3-3) 一般实际的电感量为计算值的3倍左右,故所选的电感量为1.29mH 。
磁芯选择铁氧体磁环绿色喷涂环,导磁率为15k nH ,由公式:2*N A L L = (3-4) 可以推出所需的匝数大约为N=10匝。
3.1.2 输出滤波电容的选择选择输出电容的经典法则是:额定纹波电流要等于或大于输出电容最大有效值电流。
通常,选择的额定电压比应用中要求的输出电压高出至少20%~50%。
变换器的输出电压纹波也是一个需要考虑的问题。
输出电容产生的输出电压纹波峰值等于其等效串联电阻与最大输出电流峰峰值的乘积(忽略电容的等效串联电感)。
在本设计中输出电压纹波的要求是2%,输出纹波电压O U ∆=11*2%=0.22V ,所以由公式: uF T U L D U C O O 1.3)1025(122.0109.1878.01118)1(2332=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=∆-=-)( (3-5)考虑考实际中电容的标称值所以选择4.7uF 电解电容。
3.1.3 MOSFET 开关管的选择选择开关管的经验法则是:额定电流至少等于(最好至少两倍于)上述计算的最大开关管有效值电流,这是为了降低损耗,因其开关正向压降额定电流增加而大幅减小。
对于降压变换器,最高开关电压为INMAX V ,通常,选择的额定电压要比最高开关电压高出至少20%(降额至80%左右,即留出安全裕量)。
在本电路中最高输入电压为20V ,考虑裕量,所以计算的开关管的耐压值为100V 。
计算MOSFET 导通损耗的简单方程如下:W R I P ds RMS COND 2= (3-6)公式中,ds R 是MOSFET 的导通电阻,RMS I 是开关管电流波形的有效值,等于 )121(2r D I I O RMS +⨯⨯= (3-7) 式中,O I 是buck 电路的负载电流,D 是占空比。