直流变换器课程设计报告书.doc

建筑电气与智能化专业《电力电子技术》:输入直流电压Vin=42V,输出电压Vo=12V,输出电流Io=3A,最大输出纹波电压50mV,工作频率f=100kHz。:设计主电路,建议主电路为:采用BUCK变换器,大电容滤波,主功率管用MOSFET;选择主电路所有图列元件,并给出清单;设计MOSFET驱动电路及控制电路;绘制装置总体电路原理图,绘制:MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形(波形汇总绘制,注意对应关系);编制设计说明书、设计小结。(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,输入与输出不之间不隔离。直流斩波电路的种类较多,包括6种基本斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。Buck电路作为一种最基本的DC/ DC 拓扑,结构比较简单,输出电压小于输入电压,广泛用于各种电源产品中。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同,斩波电路可以分为脉冲宽度调试、频率调制和混合型三种控制方式,Buck电路的研究对电子产品的发展有着重要的意义。MOSFET特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。  功率MOSFET的种类:按导电沟道可分为P沟道和N沟道。按栅极电压幅值可分为;耗尽型;当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道,增强型;对于N(P)沟道器件,栅极电压大于(小于)零时才存在导电沟道,功率MOSFET主要是N沟道增强型。。分别为主电路模块,控制电路模块和驱动电路模块。主电路模块,由MOSFET的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。的大小。控制电路模块,可用SG3525来控制MOSFET的开通与关断。驱动电路模块,用来驱动MOSFET。,一般是有控制电路,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。有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。因此,一个完整的降压斩波电路也应该包括主电路,控制电路,驱动电路和保护电路致谢环节。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,设计出降压斩波电路的结构框图如下图所示。控制电路(含保护电路)(。该电路使用一个全控型器件 V,图中为MOSFET。为在MOSFET关断时给负载中电感电流提供通道,设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。,用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。当t=0 时MOSFET 管被激励导通,电源U向负载供电,负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升;当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L较大。。(过电压保护)本次设计的电路要求输出电压为12V,所以当输出电压设定时,一旦出现过电压,为了保护电路和期间,应立刻将电路断开,及关断MOSFET的脉冲,使电路停止工作。以为芯片SG3525的引脚10端为外部关断信号输入端,所以可以利用SG3525的这个特点进行过电压保护。当引脚10端输入的电压等于或超过8V时,芯片将立刻锁死,输出脉冲将立即断开。所以可以从输出电压中进行电压取样,并将取样电压通过比较器输入10端实现电压保护。,从而过电压保护电路图如下所示:,做出以下假设: ① 开关管V、二极管VD均为理想器件; ② 电感、电容均为理想元件; ③电感电流连续; ④ 当电路进入稳态工