降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告
直流降压斩波电路的设计.
直流降压斩波电路的设计摘要: 本实验设计的是Buck降压斩波电路，采用全控型器件IGBT。
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。
关键词:降压斩波，主电路、控制电路、驱动及保护电路。
引言：直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，是电力电子领域的一大热点。
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。
直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交直流电源。
斩波器的工作方式有：脉宽调制方式，频率调制方式和混合型。
脉宽调制方式较为通用。
当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。
美国VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC 变换器，最大输出功率有300W、600W、800W等，相应得功率密度为（6.2、10、17）W/cm3，效率为（80—90）%。
日本NemicLambda公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列，其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。
1设计目的直流斩波电路（DC Chopper）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，也称为直接直流—直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流—交流—直流的情况，其中IGBT 降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与GTR的复合器件。
它既有MOSFET 易驱动的特点，输入阻抗高，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
降压DC-DC控制器设计的开题报告
全负载高效升/降压DC-DC控制器设计的开题报告一、研究背景在现代电子系统设计中，DC-DC转换器被广泛应用于电源电压的稳压与变换，以满足高效能、低成本、小体积等多种要求。
尤其在消费类电子产品中，小型化、高效能和长电池寿命已成为不可缺少的需求，因此DC-DC转换器的高效能和高精度稳压技术显得尤为重要。
目前市场上的DC-DC控制器主要分为两大类：固定频率控制器和可变频率控制器。
第一类控制器具有稳定性好、抗干扰能力强等优点，但是由于频率固定，不适用于电路负载变化大的应用场景。
第二类控制器可以动态调整频率，适用于全负载、动态变化的负载条件下，具有更好的效果，但设计难度高，成本也较高。
因此，如何在可变频率控制器的基础上，兼顾高效能和低成本成为研究的焦点。
二、研究目的和内容本文将研究设计一种全负载高效升/降压DC-DC控制器。
具体内容包括以下方面：1. 应用场景分析：分析DC-DC控制器在电路负载变化场景下的工作原理和特点，并综合市场需求提出本文控制器的主要设计目标。
2. 系统设计方案：设计高效能的控制器需要解决电路高效能传输和控制器输出供电的稳定性问题，因此本文将基于PWM控制器的方案提出详细的系统架构和设计思路。
3. 控制器实现细节：深入研究双高档转换技术和自适应调节等具体控制器实现细节，避免频率跳变造成的调节不稳定问题，并保证输出电压精度和系统效率。
4. 控制器实验测试：将设计的控制器应用于不同负载场景的测试中，验证控制器的工作性能和实现效果。
三、研究意义本文的研究成果可用于产品开发和推广。
通过设计可在大负载范围内动态调节PWM频率的控制器，适应于各种应用场景。
同时，控制器具有高效能和高精度稳压的优点，能提高电子产品的可靠性和用户体验。
四、研究方法本文研究方法主要基于理论计算和实验验证相结合的方式。
具体包括以下步骤：1. 对目标市场和控制器应用场景进行分析和调研，确定控制器的设计目标。
2. 按照系统设计方案，进行电路仿真和电路实现。
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变换器广泛用于电源供电系统、电动汽车和太阳能电池等应用中。
在使用过程中，由于输入电压的变化、电流过载、短路等因素可能导致变换器的故障或损坏。
为了保护变换器及其连接的电路，设计有效的保护电路是至关重要的。
首先要保护的是输入端的电路，常见的保护电路包括过压保护和过流保护。
过压保护主要是通过输入电压检测电路来监测输入电压，一旦输入电压超过设定值，保护电路将切断输入电源，以防止变压器和其他电路被损坏。
过流保护则采用电流检测电路来监测输入电流，一旦输入电流超过设定值，保护电路将切断输入电源，防止变压器和电源电路受到额定电流以外的过大电流的损坏。
在输出端，常见的保护电路包括过压保护、过流保护和短路保护。
过压保护通常使用电压检测电路来监测输出电压，一旦输出电压超过设定值，保护电路将切断输出电源，以防止负载和其他电路被损坏。
过流保护同样采用电流检测电路来监测输出电流，一旦输出电流超过设定值，保护电路将切断输出电源，防止负载和电源电路受到过大的电流的损坏。
短路保护是最常见的保护电路，它主要通过短路检测电路来检测输出端是否出现短路。
一旦短路发生，保护电路将切断输出电源，以防止损坏变压器和其他电路。
此外，为了保护变压器的绝缘性能，在变压器的输入和输出端都需要设计绝缘保护电路，通常是使用绝缘变压器或光耦合器来实现。
为了确保电路的稳定工作和提高变换器的效率，还可以设计过温保护电路。
过温保护电路可以通过温度传感器实时监测变换器内部的温度，一旦温度达到设定值，保护电路将切断输入电源，以防止温度过高引起的故障或损坏。
另外，还可以考虑设计过载保护电路和反馈保护电路。
过载保护电路可以检测输出电流是否过大，一旦超过设定值，保护电路将采取控制措施，减小输出电流以避免过载。
反馈保护电路可以通过比较输出电压与参考电压的差异来检测电路的故障，一旦差异超过设定值，保护电路将切断输入电源。
buck电路实例 -回复
buck电路实例-回复什么是buck电路？buck电路是一种降压型直流-直流（DC-DC）电路，常用于将较高电压降低为较低电压。
它是一种开关电源设计，其主要组成部分包括输入导体、开关元件、电感、电容和负载。
步骤一：电路原理buck电路的基本原理是通过周期性切换的开关元件来控制电感储能和释放，从而降低输入电压，并在电容上提供稳定的直流输出电压。
当开关元件导通时，电感储能，当其断开时，电感释放能量。
通过调节开关元件的通断频率和占空比，可以控制输出电压的大小。
步骤二：电路设计在设计buck电路时，以下几个要素需要考虑：1. 输入电压（Vin）：输入电压是buck电路的工作基准。
根据负载的要求和输入电压的范围，选择合适的输入电压。
2. 输出电压（Vout）：输出电压是通过调整开关元件的占空比来实现的。
根据应用需求，选择合适的输出电压。
3. 输出电流（Iout）：输出电流是buck电路能够提供给负载的最大电流。
它取决于负载的需求以及电路的设计能力。
4. 开关频率（fsw）和占空比（Duty Cycle）：开关频率和占空比决定了开关元件的工作周期和导通时间。
合适的开关频率和占空比可以提高电路的效率和稳定性。
5. 电感和电容选择：电感和电容的选择取决于输入电压范围、输出电压范围和输出电流需求。
合适的电感和电容可以提供稳定的输出电压。
步骤三：buck电路实例现在，我们将通过一个具体的实例来详细讲解buck电路的设计过程。
假设我们需要设计一个输出电压为5V的buck电路，输入电压范围为12V-24V，输出电流需求为2A。
为了方便说明，我们选择一个典型的buck 电路芯片LM2596作为参考。
首先，根据输出电压要求，选择合适的调整电阻和反馈电阻，以便调整开关元件的占空比，使输出电压为5V。
然后，根据输入电压范围和输出电流需求，选择合适的电感和电容。
一般来说，电感的选择应该能够满足最大负载电流的要求，并且电容应该足够大，以提供稳定的输出电压。
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降压电路设计与实现
开关电源设计及MATLAB仿真胡志健学号21411300设计要求:（1）输⼊24V，输出18V,10A，开关频率为50kHz;（2）画出电路原理图,计算所⽤的元器件参数；（3）画出仿真波形图(PWM和主回路关键波形)，开环闭环都可。
根据要求，需要设计⼀个降压电路。
Buck电路是⼀个降压斩波器，降压变换器的输出电压平均值U o总是⼩于输出电压U d，通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波器电感L和电容C的数值。
1主电路设计参数说明:(1) 输⼊直流电压:V in=24V;1(2) 输出电压:V o=18V;(3) 输出电流:I N=10A;(4) 开关频率:f s=50kHz;(5)Buck主电路⼆极管的通态压降V D=0.5V，电感中的电阻压降V L=0.1V，开关管导通压降V on=0.5V,滤波电容C和电阻R C的乘积为75µΩ·F。
根据以上对元器件参数分析设计主电路，如上所⽰。
1.1滤波电容的设计因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR有关，R c=V rr∆i L=V rr0.2I N(1)电解电容⽣产⼚商很少给出ESR,但C与RC的乘积趋于常数，约为50∼80µΩ·F。
在本课题中取为75µΩ·F，由公式可得R C=25mΩ,C=3000µF。
1.2滤波电感的设计根据电路知识，可以列出开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压⽅程。
如下所⽰:V in−V o−V L−V ON=L∆i L/T ON(2)V o+V L+V D=L∆i L/T OF F(3)T off+T on=1/f s(4)假设⼆极管的通态压降为V D=0.5V，电感中的电阻压降为V L=0.1V，开关管导通压降为V ON=0.5V。
利⽤T on+T off=1/f s，可得T on=15.5µs，代⼊(2)式可算得L=8.37µH。
建设一座110kV降压变电站
DC-DC电路的制作 1 整机设计 1.1 设计任务及要求 1了解buck电路的工作原理 2了解开关电源的设计流程 3 分析由TL431构成的BUCK电路的工作原理 4 独立自主完成并用制定的板子制作好 5 仿真测试硬件电路数据记录 6 写好实验报告
1.2 整机实现的基本原理及框图 框图
Buck电路，又称降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。导通阶段：当开关管导通时，电感储存电能，电容充电。关断阶段：当开关管关闭时，电感和电容之间的能量被传递到负载上，此时电感中的电流仍然存在，它会继续流向负载。
1.3 电路原理分析
BUCK电路是一种基于电感储能原理的DC-DC变换器，其涉及到物理中的电磁感应和电能转换的基本原理。在BUCK电路中，通过控制输入占空比可变的PWM波切换开关管的导通和断
此处为TIP42C 开状态，将输入电源提供的直流电压转换为可调的低电压输出，从而满足不同电路的供电需求。 BUCK电路中的电感在导通状态下，将电流通过电感中心核心的磁场转化为磁能，并将磁能存储在电感中。而在断开状态下，由于电感的自感作用，磁场会产生电压，将电磁能转化为电能，并通过输出端向负载供电。因此，通过控制开关管的导通和断开状态，实现了电能在电容和电感之间的周期性转换和调节，最终输出稳定的直流电压。 1.4 电路仿真
先在电脑上仿真软件multisim上根据原理图画好仿真图然后测试记录数据，到时后拿硬件去实验室操作的是同时也可以相对比，也好方便之后的检查。 2 硬件电路设计
根据原理图一个一个模块放在一起，也方便之后检查，同时不断改变器件的摆放位置，让其看起来更美观。放好器件之后就对照着焊接，这过程要非常小心，要注意焊枪，小心碰到手。焊接好之后检查每个器件位置是否出现漏焊或者虚焊的问题，检查好接着拿万用表的蜂鸣档来检查线路是否都接通。这样一个板子就制作完成了。 3 制作与调试过程 这次制作与调适充满了荆棘，我在要验收之前3天就已经焊好了板子，然后我去实验室测试，后来在测试的时候发现没有波形出现，并且器件tip42和电感摸起来感觉比较烫,tip42本就会有一些烫，但不会这么烫，同时也问了老师，想问出问题的所在，老师让我先检查检查线路。后来我就回来检查线路，看看是否是线路的问题，一条一条检查。我又去检查了每个三极管的极性是否正确。发现TIP42与S8550的极性接错了，S8550的极性从左到右是B E C,但我在本子上写的是B C E,应该是我之前在网上查三极管极性的时候记反了，后来我改了过来。接着第二天,我又去测试，果不其然，不一样了，器件没那么烫了，挺正常的，测试的数据也对，但波形还是不对，然后我又问了老师，老师让我看看是不是器件坏了，我回来之后，把每个器件逐一检查，测量器件的好坏，发现每个器件也是好的，然后我又焊接上去，对照着线路又检查了一遍。尽力了。后来到了测试的一天，最后还一样，波形不对，数据是对的。这也是我能力不足的一个表现，实在看不出来哪里出错，以后需要更加努力才行。 4 电路测试 4.1 测试仪器与测试方法 用实验室的直流仪器作为电源输入，还有示波器测试波形，用两个万用表，一个测试电压，一个测试电流，还有一个负载。电流表和负载串联后到Uo两端，测试电流，示波器一只引脚接地，电压表并联到Uo两端，测试电压。调整电压测试不同输入，不同负载阻值下的电压、电流。 4.2 性能指标测试 （实测数据及波形） 20V 15Ω 5.02V 0.29A 30V 15Ω 5.00V 0.32A 20V 10Ω 4.99V 0.21A 20V 20Ω 5.01V 0.32A
电力电子技术课程设计-NE555驱动的BUCK降压电路
电力电子技术课程设计题目：NE555驱动的BUCK降压电路二零二一年六月二十九号电力电子技术课程设计一.课程设计题目本次课程设计我们选择的题目是DC-DC大类的buck降压电路。
设计目标是使用buck电路将输入的直流电压进行降压处理，要求是使用简单的pwm波对三极管进行驱动，并通过改变其栅射电压的占空比大小，即脉冲宽度调制，来达到不同程度的降压效果。
二.电路拓扑主电路：驱动及控制电路：加入驱动及控制的电路：三.理论计算①ne555驱动控制电路占空比计算：TH=0.693∗(R1+R2)∗CTL=0.693∗R2∗CF(输出频率)=1.443/((R1+R2∗2)∗C)α(占空比)=TH/（TH+TL）②buck主电路理想输出电压：U o=t ont on+t offE=t onTE=αE③驱动条件计算irf场效应管属于小功率器件，易于驱动，驱动电流较小，往往只需100nA左右，开关频率为30khz-50khz左右，电压5到12v,符合驱动要求。
四.拓扑仿真主电路：ne555驱动及控制电路：总电路连接图：仿真：选定35khz,12v, α=0.6的pwm波对主电路进行驱动控制。
计算ne555电路参数：设置ne555参数：结果：理想输出电压:U o=αE=0.6*12=7.2v 实际输出电压：U o′=7.448v=0.034误差：∂=∆U oU o误差原因分析：观察ne555生成的pwm波形可知，频率提高后，方波的上下沿不够平整，导致占空比出现误差，可能偏大。
验证：信号发生器验证：我们用信号函数发生器产生一模一样的35khz,12v, α=0.6的pwm波验证结果：发现输出为7,2v左右，误差较小。
电感电压/电流(1Ω试测电阻)或者也可以用电流探针代替。
五.器件选型主电路：①肖特基二极管1N5824 具体参数如下：②irf3205场效应管③工字电感选取了感抗为0.23mH的可直插的工字电感。
电感阻值选取：计算公式：K IND=0.2，FSW=35KHzLMIN=0.23mH测量电感电压电流波形④铝电解电容器（直插）选取电容值为220uf的铝电解电容⑤1/4w金属膜电阻1%选取了10欧姆的输出负载⑥12v直流电源六.损耗计算①irf3205场效应管损耗计算通态损耗：P=d I2R导通=0.591w②肖特基二极管1N5824损耗计算通态损耗：P=dV F I F=0.6∗5∗0.34=1.02w L，on−stateb)动态损耗开通损耗：正向恢复时间：P on=0.5∗V f∗I f∗t fp∗f==0.5∗12.7∗6.83∗1.918∗35=2.91w 反向恢复时间：P off=0.5∗V rp∗I rp∗t rp∗f==0.5∗30∗5∗0.745∗35=1.95w③工字电感损耗计算P L=I2R L=1.57∗1.57∗0.9=2.21w ④负载电阻损耗计算P R=I2R=1.42∗1.42∗5=10.082w⑤电解电容损耗计算无功功率：Q=0.314∗C∗U∗U=0.004w⑥试测电阻p=I2R=1.45*1.45*1=2.1w 七.PCB原理图八.PCB设计与焊接pcb设计：排线布局的时候流出适当空间即可。
基于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：和健学号：1205230209时间: 2013 13-2014年第二学期第17-18周指导老师：李艳成绩：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。