BUCK型DC-DC变换器电路设计要点
辽 宁 工 业 大 学 电力电子技术 课程设计（论文） 题目： BUCK型DC-DC变换器电路设计
院（系）： 电气工程学院 专业班级： 自131班 学 号： ********* 学生姓名： *** 指导教师： （签字） 起止时间：2016..1.04-2016.01.15 本科生课程设计（论文） I 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动化
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 130302011 学生姓名 李君奥 专业班级 131 课程设计（论文）题目 BUCK型DC-DC变换器电路设计
课程设计（论文）任务
实现功能 设计一个将600VDC降低到220VDC的DC-DC变换器。 设计任务及要求 （1）根据给出的技术参数指标，确定系统总体设计方案及系统控制结构框图。 （2）设计主电路，并对主电路中包含的元器件进行参数设计。 （3）设计驱动电路和控制电路。 （4）设计保护电路，电路具有过流保护功能。 （5）进行matlab软件仿真分析。 （6）撰写、打印课程设计说明书，字数在4000字以上（论文）。 技术参数 输入电压为600VDC，输出电压为220VDC，输出额定电流为2.5A，当输入电压在小范围变化时，电压调整率≤5%,变换器在满载时效率≥90%。
进度计划
（1）布置任务，查阅资料，确定系统的组成（1天） （2）计算参数，选择器件（2天） （3）设计主电路和驱动电路、控制电路、保护电路（2天） （4）仿真分析（2天） （5）撰写、打印设计说明书（2天） （6）答辩（1天）
指导教师评语及成绩
平时： 论文质量： 答辩：
总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） II 摘 要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。BUCK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。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。 直流斩波电路由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。在Matlab仿真实验中，当输入电压为600VDC时，输出电压为220VDC，输出额定电流为2.5A，当输入电压在小范围变化时，电压调整率≤5%,变换器在满载时效率≥90%。
关键词：直流；降压斩波；电力电子；变换电路； 本科生课程设计（论文）
III 目 录 第1章 绪论 ................................................................. 1 第2章 课程设计的方案 ....................................................... 2 2.1 概述 ................................................................ 2 2.2 系统组成总体结构 .................................................... 2
第3章 电路设计 ............................................................. 3 3.1 主电路设计 .......................................................... 3 3.1.1 主电路方案 .................................................... 3 3.1.2 工作原理 ..................................................... 3 3.1.3 参数分析 ...................................................... 4 3.2 驱动电路设计 ........................................................ 5 3.2.1 驱动电路方案选择 .............................................. 5 3.2.2 工作原理 ...................................................... 6 3.3 控制电路设计 ........................................................ 6 3.3.1 控制电路方案选择 .............................................. 7 3.3.2 工作原理 ...................................................... 8 3.3.3 控制芯片介绍 .................................................. 9 3.4 保护电路设计 ....................................................... 11 3.4.1 过压保护电路 ................................................. 11 3.4.2 主电路器件保护 ............................................... 11 3.4.3 负载过压保护 ................................................. 11 3.4.4 过流保护电路 ................................................. 12
第4章 仿真设计 ............................................................ 14 4.1 仿真软件说明 ....................................................... 14 4.2 仿真模型搭建 ....................................................... 15 4.3 仿真分析 ........................................................... 17
第5章 课程设计总结 ........................................................ 18 参考文献 ................................................................... 19 本科生课程设计（论文） 1 第1章 绪论
结合课程设计题目及任务要求，概括叙述与之相关的发展技术。该部分内容随着电力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。 斩波电路分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC 变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。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。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。BUCK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与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，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。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。 BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了BUCK降压斩波电路的发展。直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块，驱动电路模块，除了上述主要模块之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电气隔离。但以 IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题:系统损耗的问，栅极电阻，驱动电路实现过流过压保护的问题。此斩波电路中IGBT的驱动信号由集成脉宽调制控制器SG3525产生，由于它简单可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试。BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了BUCK降压斩波电路的发展。 直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不间断电源无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及二十世纪八十年代兴起的电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。由于变速器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。
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。
BUCK变换器电路分析PPT课件
目前，用高频变压器的变换电路按其工作方式可分
为五类，每类传输的功率也不相同，应用环境也稍有不
同，如下所示：
电路 类型
传输功率
第4章 BUCK变换器电路分析
1、 其效率低，损耗大，温升高；加上多路电压输出难
以实现。如图4-1所示的串联式线性稳压电源，就属此 类。
串联稳压电源主要缺点：
串联稳压电源效率举例：
当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低 压大电流，高效率，重量轻、体积小的方向发展。在这 种要求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电 源，如图4-2所示。
(三)电感电流的平均值计算：
IL I0
Uin U0 2L
ton
I L min
（四）输出电压纹波值的计算：
U 01
1 C
ton ton / 2
(U in
U0 L
t
Uin U0 2L
ton )dt
U in U 0 8LC
t
2 on
U in U 0 8LC
U (
0TS
U in
)2
U
02
U0 8CL
全桥式变换器 500W～30kW 焊机、高频感应加热，交换机等
4.2 DC/DC变换的开关电源
对于输入与输出电压不需隔离只用一个工作开关和L、D、 C组成的变换器电路最基本的为如下三种：（1）降压变 换器（buck converter）；（2）升压变换器（boost converter）；（3）降、升压变换器（buck-boost converter）。
(完整word版)Buck变换器的设计与仿真
目录1 Buck变换器技术........................................................................................................................... - 1 -1.1 Buck变换器基本工作原理............................................................................................... - 1 -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。
TL494开关电源设计--BUCK电路解析
+5V
IN2 +
GND
IN2 -
CT
RT
DE AD
4
16
C2 332
15
R4 10K
R3 10K R9 0.1
R8 120
图三：由TL494组成降压型开关稳压电源
过载保护－－过载时，降低输出电压使负载电流保持在保护值。 不论开关管T2是否导通，流过负载的电流都经过R9(由上向下)，R9的下端
电位为负，当负载电流达一定值时，误差放大器2的反相端电位为负，误差
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=13.0~21.4uS（Vsta~1.2V）。
七、参数选择 4.开关管：
开关速度<1uS，
IC VEC PT
VIN+VF
IECO tON tOFF
VSTA t
耐压>2(VIN)max，
电流>2(IO)max
图四：开关管开关速度与功耗分析
TIP127（100V/5A，
死区时间控制 触发器 时钟
反馈/PWM比较器输入
Q
Q
Q1射极
buckboost电路参数设计
buckboost电路参数设计1.引言1.1 概述概述部分的内容：引言部分将对buckboost电路的概念和工作原理进行简要介绍。
buckboost电路是一种常用的直流-直流（DC-DC）转换电路，能够实现电压降低（buck）或增加（boost）功能。
它通过在输入和输出之间使用一对开关器件和电感来实现对电压的变换。
相比于其他转换电路，buckboost电路具有更广泛的应用领域和更高的功率转换效率。
在本文中，将重点讨论buckboost电路的参数设计。
参数设计是指在设计过程中确定电路的元件数值，以满足给定的输入电压和输出电压条件，并确保电路的稳定性和可靠性。
参数设计是设计工程师需要考虑的关键问题，它直接影响到电路性能和工作效果。
本文将详细介绍buckboost电路的参数设计要点。
首先，将介绍电路的基本原理和工作模式，以便读者更好地理解参数设计的背景和需求。
其次，将分析参数设计中需要考虑的关键因素，如输入电压范围、输出电压稳定性、电感和开关器件的选取等。
此外，还将介绍一些常用的参数设计方法和技巧，以帮助读者更好地进行电路设计和优化。
通过本文的阅读和学习，读者将能够全面了解buckboost电路的参数设计要点，并具备进行实际设计工作的基础知识和技能。
本文的内容将为设计工程师提供有价值的参考和指导，促进buckboost电路设计的发展和优化。
1.2文章结构1.2 文章结构本长文旨在介绍和探讨buckboost电路参数设计的要点。
文章将分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将首先对文章进行概述，简要介绍buckboost电路的背景和应用。
接着，阐述文章的结构，即介绍各个章节的主要内容和目的。
正文部分将详细介绍buckboost电路的基本原理和工作方式。
同时，重点关注buckboost电路参数设计的要点，包括输入电压范围、输出电压范围、电流要求、效率要求等。
通过深入分析这些参数设计要点，读者将能够了解如何根据具体需求来优化buckboost电路的设计。
BUCK型DC-DC的电流检测电路设计的开题报告
BUCK型DC-DC的电流检测电路设计的开题报告一、选题背景DC-DC变换器具有功率转换效率高、电压稳定性好等优点，被广泛应用于电源、通信、工业自动化等领域中。
而在DC-DC变换器运行过程中，电流检测电路是非常重要的一个部分，可以用于实现电流保护、功率控制等功能。
因此，本文选取BUCK型DC-DC变换器的电流检测电路为研究对象，旨在设计一种高精度、高可靠性的电流检测电路，为DC-DC变换器的应用提供技术支持。
二、研究内容本文将研究BUCK型DC-DC变换器的电流检测电路设计，具体研究内容包括：1. 系统分析：对BUCK型DC-DC变换器的工作原理和电流检测电路的构成进行分析，明确电流检测电路的作用和要求。
2. 电路设计：根据电流检测电路的要求，设计具有高精度、高可靠性的电路，包括信号采集电路、滤波电路、放大电路和ADC转换电路等。
3. 系统集成：将所设计的电流检测电路与BUCK型DC-DC变换器进行系统集成，并进行实验测试，验证电流检测电路的功能和性能。
三、论文结构本文将从以下几个方面对BUCK型DC-DC变换器的电流检测电路进行探讨：第一章：绪论介绍选题的背景、意义和研究现状，阐述研究思路和方法。
第二章：系统分析对BUCK型DC-DC变换器的工作原理和电流检测电路的构成进行分析，明确电流检测电路的作用和要求。
第三章：电路设计根据电流检测电路的要求，设计具有高精度、高可靠性的电路，包括信号采集电路、滤波电路、放大电路和ADC转换电路等。
第四章：系统集成将所设计的电流检测电路与BUCK型DC-DC变换器进行系统集成，并进行实验测试，验证电流检测电路的功能和性能。
第五章：总结与展望对本文所完成的工作进行总结，对未来的研究方向和改进提出展望。
四、研究思路和方法本文的研究思路为：理论分析-->电路设计-->系统集成-->实验测试-->总结展望。
其中，理论分析和电路设计是本文研究的重点，需要进行系统性的分析和设计；系统集成和实验测试是验证电路设计的有效性和准确性的关键步骤；总结展望则从系统性的角度对本文所做的工作进行总结，并对未来的研究方向和改进提出展望。
BUCK变换器设计.
电力电子技术课程设计题目Buck变换器设计学院专业自动化年级2008级学号姓名同组人指导教师成绩2010年7月目录1、引言 (3)2、设计要求 (3)3、设计原理 (3)3.1、SG3525工作原理 (3)3.2、降压斩波电路工作原理 (5)3.3、超前-滞后校正器原理 (6)4、Buck变换器的设计.............................. .74.1、控制回路的设计 (7)4.1.1 控制回路接线、焊接电路 (7)4.1.2 检测控制回路的输出波形 (7)4.1.3 遇到问题及解决方法 (7)4.2、主回路的设计 (8)4.2.1 主回路参数的计算 (8)4.2.2 控制回路的接线、焊接 (8)4.2.3 控制回路的观测、调试、记录数据 (9)4.2.4 遇到的问题以及解决方法 (9)4.3、超前-滞后校正系统 (9)4.3.1 校正器的参数计算 (12)4.3.2 校正器的接线、焊接 (13)4.3.3 闭环回路的检测及调试 (13)4.3.4 遇到的问题及解决方法 (13)5、总结 (13)5.1 实践经验 (13)5.2 心得体会 (13)参考文献 (14)附录Buck变换器设计1 引言通常我们所用的电力有交流和直流两种。
从公共电网中得到的电力是交流，从蓄电池中得到的是电力是直流。
从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。
降压斩波电路（Buck Chopper）是直流斩波电路（DC Chopper）的一种，根据它设计可得到的Buck变换器显而易见就是一种DC-DC的电压变换器。
很据课题要求，要求设计一个闭环的Buck变换器系统。
该系统主要由三部分构成：一是控制回路，由SG3525芯片组成的PWM脉冲发生器构成；二是主回路，包括电阻、电感、电容等器件；三是一个超前滞后校正器，使得输出的电压保持稳定。
计算所设计的主电路和超前滞后校正器的参数电阻、电感、电容等的值是多少，选择适当的器件，按照原理图进行布线焊接，并分别在控制回路，主电路，和超前滞后校正器焊接好之后对其进行检测，检测是否达到达到闭环控制的要求。
Buck型DCDC转换器二次斜坡补偿电路设计
Buck型DCDC转换器二次斜坡补偿电路设计摘要提出了一种应用于电流型DC/DC转化器的二次斜坡补偿电路的设计，该方法使补偿的斜率随着占空比动态变化，不仅提高了芯片的带载能力以及消除了占空比>50%时出现的开环不稳定和亚谐波振荡和对噪声敏感等缺点。
同时也避免了系统的过补偿和带载能力降低的问题。
电路基于TSMC的0.35μm BCD工艺设计，经Cadence 仿真验证，达到设计目标。
由于DC/DC变换器中电流模控制较电压模控制方法有许多优点，所以得到了广泛应用，但恒定频率下的峰值电流存在问题：(1)当占空比D>50%时，系统的开环不稳定。
(2)由于采样的是峰值电感电流而非平均电流的原因而产生系统开环不稳定。
(3)次斜坡振荡。
(4)抗干扰能力差，当电感中的纹波电流成分很小时，这种情况更严重。
但是采用在电流波形上叠加斜坡补偿方法，可以在占空比D>50%情况下使系统稳定，同时也使性能得到大幅改善。
1 产生亚谐波振荡的原因如图1所示，IC是与电感电流相比较的误差信号，当系统稳定时，其大小可以认为是固定不变的;m1是功率上管导通时，电感电流上升的斜率，-m2是上管关断下管导通时电感电流下降低斜率。
实线三角波形为未加扰动时电感电流，虚线波形为初始时刻存在△I0扰动量后电感电流的变化。
通过几何知识计算可知，由初始时刻扰动量△I0的下个周期初始电流扰动量△I1为当占空比D<50%时，电感电流扰动量△In会逐渐趋于0，系统稳定。
当占空比D>50%时，电感电流扰动量△In会逐渐放大，此时会导致电感电流峰峰值逐渐增大，出现亚谐波振荡现象，使系统无法正常稳定工作。
2 斜坡补偿的基本原理为使系统在占空比>50%时也能稳定工作，引入了斜率为-m的斜坡补偿信号。
斜坡补偿技术有两种，一种是在误差信号IC上叠加一斜坡补偿信号，另一种方法是在采样的电感电流上斜坡叠加补偿信号，这两种方式的原理相同。
buck电路参数计算实例
buck电路参数计算实例Buck电路是一种常见的降压型DC-DC转换器，广泛应用于电源管理系统中。
在设计和计算buck电路时，我们需要考虑各种参数和指标，以确保其正常工作和性能优越。
本文将以一个实际的buck 电路参数计算例子为基础，介绍如何进行参数计算和设计。
1. 输入电压（Vin）和输出电压（Vout）：在这个例子中，我们假设输入电压为12V，输出电压为5V。
这是一个常见的应用场景，如手机充电器或电子设备的电源。
2. 输出电流（Iout）：我们需要根据实际需求确定所需的输出电流。
假设在这个例子中，我们需要一个最大输出电流为2A的buck电路。
3. 电感（L）：电感是buck电路中的重要元件，用于储存和释放能量。
根据设计要求和电路参数，我们可以计算出所需的电感值。
电感值的计算公式为L = (Vin - Vout) * (1 - D) / (f * ΔI)，其中D为占空比，f为开关频率，ΔI为电感电流波动范围。
4. 电容（C）：电容也是buck电路中的重要元件，用于平滑输出电压。
根据设计要求和电路参数，我们可以计算出所需的电容值。
电容值的计算公式为C = ΔI / (8 * f * Vr)，其中ΔI为电感电流波动范围，f为开关频率，Vr为输出电压波动范围。
5. 开关频率（f）：开关频率是buck电路的一个重要参数，它决定了电路的响应速度和效率。
通常，开关频率越高，电路越稳定，但也会增加开关器件的损耗。
在这个例子中，我们假设开关频率为100kHz。
6. 占空比（D）：占空比是buck电路中的一个重要参数，它表示开关管导通时间与周期时间的比值。
占空比的计算公式为D = Vout / Vin。
在这个例子中，我们假设占空比为0.42。
7. 电感电流波动范围（ΔI）：电感电流波动范围是buck电路中的一个重要参数，它表示电感电流的最大和最小值之间的差值。
根据设计要求和电路参数，我们可以计算出所需的电感电流波动范围。
电力电子的课程设计--BUCK变换器的设计
目录一、设计要求 (2)二、设计方案 (2)三、电路的设计 (3)四、主电路参数计算和元器件选择 (4)1、IGBT (4)2、二极管 (4)3、电感 (4)4、电容 (5)五、各模块所选器件说明 (5)1、变压器EI86 (5)2、误差放大器UC3842 (5)3、脉宽调制器SG3525 (6)4、驱动器MC34152 (7)5、三端正稳压器7815 (8)六、电气原理总图及元器件明细表 (8)七、课程设计心得 (10)八、参考资料 (10)汽车电力电子技术课程设计——BUCK变换器的设计一、设计要求设计一稳压直流电源，输入为交流220V/50HZ，输出为直流15V的直流稳压电源，如下图1所示，其中DC-DC变换时主要采用BUCK变换器，变换器主器件采用IGBT，控制方式采用PWM控制。
图1 总电路原理框图二、设计方案小功率直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，其原理框图如2所示。
图2 直流稳压电源原理框图三、电路的设计GabcVi 0WMV Gd图3 Buck 变换器电路及相关波形Buck 变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1和反馈环路。
而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（Error Amplifier ，E/A ），脉宽调制器（Pulse Width Modulation ，PWM ）和驱动电路。
为了便于对Buck 变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设： a 、开关元件M1和二极管D1都是理想元件。
它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零；b 、电容和电感同样是理想元件。
电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。
电容的等效串联电阻（Equivalent Series Resistance ，ESR ）和等效串联电感（Equivalent Seriesinductance ，ESL ）等于零；c 、输出电压中的纹波电压和输出电压相比非常小，可以忽略不计。