DC—DC变换器

DC-DC 升压稳压变换器设计

一、设计任务：设计一个将12V 升高到24V 的DC-DC 变换器。在电阻负载下，要求

如下：

1、输出电压U 0=24V 。

2、最大输出电流I 0max =1A 。

3、当输入U I =11~13V 变化时，电压调整率S V ≤2%（在I 0=1A 时）。

4、当I 0从0变化到1A 时，负载调整率S I ≤5%（在U I =12V 时）。

5、要求该变换器的在满载时的效率η≥70%。

6、输出噪声纹波电压峰-峰值U 0PP ≤1V （在U I =12V ，U 0=24V ，I 0=1A 条件下）。

7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流I 0(th)设定在1.2A 。二、设计方案分析

1、DC-DC 升压变换器的工作原理

DC-DC 功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC 变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。

图1（a ）是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由功率开关管VT 、储能电感L 、滤波电容C 和续流二极管VD 组成。电路的工作原理是，当控制信号V i 为高电平时，开关管VT 导通，能量从输入电源流入，储存于电感L 中，由于VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管D 反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。当控制信号V i 为低电平时，开关管VT 截止，由于电感L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D 导通，此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电，同时提供给负载。电路各点的工作波形如图1（b ）。

U +

U 0

i t

ON T OFF

T LP

I LV

I t

i d

i D i D

i d

i LP

I LV

I LP

I LV

I u o

U 0

(a) DC-DC 变换器主电路图

(b) DC-DC 变换器各点工作波形

图1 DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系

假定储能电感L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L 的电流近似是线性增加的。即：t L

U I i I

=LV L ，其中I LV 是流过储能电感电流的最小值。在开关管VT 导通结束时，流过电感L 的电流为：

ON LV LP T L

U I I I

=，i L 的增量为ON I T L U ?。在开关管VT 关断时，续流二极管D 导通，

储能电感L 两端的电压为dt

di L

U U u L

I L =-=0，所以流过储能电感L 的电流为：t L

U U I i I

LP L ?--

=0，当开关管VT 截止结束时，流过电感L 的电流为：OFF I

LP LV L T L

U U I I i ?--

==0 ，i L 的减少量为OFF I T L U U ?-0

。在电路进入稳态后，储能电感L 中的电流在开关管导通期间的增量应等于在开关管截止期间的减量，即

OFF I ON I T L U U T L U ?-=?0，所以：I I ON I OFF U q

U T T T U T T U ?-=?-=?=11

0，其中T

T q ON

。可见改变占空比大小，就可以获得所需要的电压值，由于占空比总是小于1，所以输出电压总是大于输入电压。 3、DC-DC 变换器稳压原理

通过输出电压的关系式可以看出，在输入电压或负载变化，要保证输出电压保持稳定时，可以采用两种方案。第一可以维持开关管的截止时间T OFF 不变，通过改变脉冲的频率f 来维持输出电压U 0的稳定，这便是脉冲频率调制（PFM ）控制方式DC-DC 变换器；第二可以保持脉冲的周期T 不变，通过改变开关管的导通时间T ON ，即脉冲的占空比q ，以实现输出电压的稳定，这就是脉宽调制（PWM ）控制方式DC-DC 变换器。由于目前已经有各种型号的集成PWM 控制器，所以DC-DC 变换器普遍采用PWM 控制方式。

图2是DC-DC 升压稳压变换器的原理图，它主要有取样电路、比较放大、PWM 控制器和DC-DC 升压变换器组成。其稳压原理是，假如输入电压U I 增大，则通过取样电阻将输出电压的变化（增大）采样，和基准电压相比较通过比较放大器输出信号去控制PWM 控制器输出脉冲占空比q 的变化（减小），结果可使输出电压保持稳定。反之，当输入电压减小时，PWM 控制器输出脉冲占空比q 也自动变化（增大），输出电压仍能稳定。

U +

U 0+

i d

i D i 比较放大

取样

R1R2

参考电压

脉宽调制控制电路

图2 DC-DC 升压稳压电路的组成

4、集成脉宽调制控制器TL494介绍

TL494集成电路内部电路如图3所示，它由振荡器、D 触发器、死区时间比较器、PWM 比较器、两个误差放大器、5V 基准电压源和两个驱动三极管等组成。当TL494正常工作时，输出脉冲的频率取决于5脚和6脚所接的电容和电阻，表达式为 T T C f R 1.1 ，在电容C T 两端形成的是锯齿波，该锯齿波同时加给死区时间控制比较器和PWM 比较器，死区时间控制比较器根据4脚所设置的电压大小输出脉冲的死区宽度，利用该脚可以设计电源的软启动电路、欠压或过压电路等。输出调制脉冲宽度是由电容C T 端的正向锯齿波和3、4脚输入的两个控制信号综合比较后确定的。当外接控制信号电压大于5脚电压时，9、10脚输出脉冲为低电平（设9、10脚为跟随器输出接法），所以随着输入控制信号幅值的增加，TL494输出脉冲占空比减小。13脚为输出脉冲模式控制端，当该端为高电平时，两路脉冲输出分别有触发器的Q 和Q 端控制，两路信号输出互补，即推挽输出，此时PWM 脉冲输出频率为振荡器频率的一半，最大占空比为48%。若13脚接地，触发器控制不起作用，两路输出脉冲相同，其频率与振荡器频率相同，最大占空比为96%，为了增大驱动电流的能力，一般使用时可将两路并联输出。

TL494内部包含两个误差放大器，若两个误差放大器的反相输入端2、15脚的参考电位一定，当它们的同相输入端电位升高时，输出脉冲的宽度变窄；反之脉冲宽度变宽。所以一般将两个误差放大器的同相和反相输入端分别接到基准信号和反馈信号，使系统完成闭环控制，实现控制对象的稳定。在实际使用中，常利用TL494内部基准电源向外提供+5V 基准参考电压，再通过电阻分压网络给误差放大器提供基准电位。

振荡器

死区时间比较器

PWM 比较器≥1

0.12V

0.7V 0.7mA

触发器

CP &

≥1

基准源

5.0V

地65

A1误差放大器

误差放大器

1198

图3 TL494集成脉宽控制器内部电路图 TL494的推荐工作条件见表1。

表1 TL494推荐工作条件

项目名称

最小值典型值最大值单位电源电压 7.0 15 40 V 集电极输出电压

— 30 40 V 集电极输出电流（每只晶体管）

— — 200 mA 放大器输入电压 -0.3 — U CC -2.0 V 进入反馈断电流 — — 0.3 mA 基准源输出电流 — — 10 mA 定时电阻 1.8 30 500 kΩ 定时电容 0.00047 0.001 10 μF 振荡频率

1.0

300

kHz

二、主要单元电路设计

1、DC-DC 升压变换器主回路设计

该升压电路结构选择图1所示的电路。该变换电路设计主要是确定关键元件：输出滤波电容C 、电感L 、开关管VT 和二极管D 。

（1）输出滤波电容的选择

假如输出滤波电容C 必须在VT 导通的T ON 期间供给全部负载电流，设在T ON 期间C 上的电压降≤△U 0，△U 0为要求的纹波电压。则00

U T I C ON ?≥ ，又因为T U U U T I

ON 0

0-=，所以 0

000)

(U U f U U I C I ???-≥

，选择开关频率等于50KHz ，在本设计给定的条件及要求下，计算

输出滤波电容的值为：10μF ，实际选择100μF/50V 的电容。

（2）储能电感的选择

根据电路的工作波形，电感电流包括直流平均值和纹波分量两部分。假若忽略电路的内部损耗，则变换器的输出能量和变换器的输入能量相等，即00I U I U I I =，所以

LV OFF

I I I T T

I U U I I ===000

，即从电源取出的平均电流也就是流入电感的平均电流。电感电流的纹波分量是三角波，在T ON 期间，电流的增量为L

T U I ON

I =

?+；在T OFF 期

间，电流将下降，其减少量为L

T U U I OFF

I )(0-=

?-；在稳态下，I I ?-=?+。在选择

△I 时，一般要求电感的峰值电流不大于其最大平均电流的20%，以免使电感饱和；同时流过电感中的电流最小值也应大于或等于零。实际设计时，选择电感电流的增量

I ON I I L T U I 4.1≤=?，所以02

0020

0004.1)(4.1)(4.1I U f U U U U f U I U U U U I T U L I I I

I I I ON I ??-≥??-≥≥，在开关频率选择50kHz 和给定的条件及要求下，计算电感量为42μH ，实际选择100μH/2A 的电感。电感可以买成品也可自己绕制。

（3）开关管的选择

开关管VT 在电路中承受的最大电压是U 0，考虑到输入电压波动和电感的反峰尖刺电压的影响，所以开关管的最大电压应满足＞1.1×1.2U 0。实际在选定开关管时，管子的最大允许工作电压值还应留有充分的余地，一般选择（2~3）1.1×1.2U 0。开关管的最大允许工作电流，一般选择（2~3）I I 。开关管的选择，主要考虑开关管驱动电路要简单、开关频率要高、导通电阻要小等。本设计选择N 沟道功率场效应管IRF3205，该器件的V DSM =55V ，导通电阻仅为8mΩ，I DM =110A ，完全满足设计要求。

（4）续流二极管的选择

在电路中二极管最大反向电压为U 0，流过的电流是输入电流I I ，所以在选择二极管时，管子的额定电压和额定电流都要留有充分大的余地。另外选择续流二极管时还要求导通电阻要小，开关频率要高，一般要选用肖特基二极管和快恢复二极管。本设计选用MBR10100CT ，其最大方向工作电压为100V ，最大正向工作电流为10A ，完全满足设计要求。

2、DC-DC 变换器控制电路设计

DC-DC 变换器控制电路选用集成PWM 控制器TL494构成，调制脉冲的频率选择50kHz ，选择振荡电容C T 为1000pF ，电阻R T 为22kΩ即可满足要求。脉冲采用单端输出方式，将13脚接地，为了提高驱动能力，从内部三极管的集电极输出，并将两路并联，即将8、11脚并联接电源（即输入电压U I ），9、10脚并联，该端即为脉冲输出端。为了保证输出电压U 0稳定，要引入负反馈，即通过取样电阻R 1、R 2、R P1将输出电压反馈到TL494内部误差放大器的同相输入端（1脚），误差放大器的反相输入端（2脚）接一参考电压，图中由电阻R 3、R 4、R P2组成；当输出电压增高时，反馈信号和参考电压比较后，误差放大器的输出增大，结果使输出脉冲的宽度变窄，开关管的导通时间变短，输出电压将保持稳定。图中连接在误差放大器2脚和3脚之间的电阻和电容是构成PID 调节器，目的是改善

系统的动态特性。在给定参数下，调节R P2使15脚电位等于2.2V ，然后调节R P1即可调节输出电压值。

过流保护电路可以利用TL494内部另一误差放大器实现。图中电流取样电阻选择1Ω/2W 的精密电阻，两端并联一高频滤波电容，误差放大器的反相端（15脚）接电压等于2.2V 的基准电压，电流取样电阻上的电压输入误差放大器的同相输入端（16脚），当电流大于1.2A 时，16脚电压大于15脚电压，误差放大器输出增大，TL494输出脉冲宽度变窄，输出电压减小，则起到限流作用。

+TL494Rt

22k

0.1uF C2

R1R2Rp1R3

R4Rp2R5R6R7R8R9DW L

C4R RL

10k

470

0.01uF

1Ω

300k

10Ω

12V/1W 5.1k

50k

10k 5.1k

47k

0.1u Ct 1000PF

U +

0.01u

1281191016

15114325

4 图4 DC-DC 升压稳压电路

四、系统安装与调试 1、首先将由TL494组成的控制电路按图4在面包板上插接或在实验板上焊接起来（此时主回路先不接入）。

2、检查无误后，假如+12V 电源。1脚和16脚通过电阻接地，用示波器观察9、10脚连接点的输出脉冲的波形，由于反馈信号没有引入，此时输出脉冲信号的脉宽最大；测量脉冲信号的频率是否为50kHz ；同时调节电位器R P2，使15脚电位等于2.2V 。

3、上述控制电路调试正确后，将DC-DC 升压变换器主回路接入，在负载R L 情况下，接通输入12V 直流电源，调节电位器R P1，使输出电压U 0等于24V 。

4、将电阻为50Ω/100W 的可变电阻接入到变换器的输出端，调节电阻大小，使输出电流大小等于1A ，然后分别对变换器的性能指标进行测试。

5、过流保护测试。当逐渐增大输出电流时，用示波器观察PWM 控制器输出脉冲的变化情况，同时测量输出电压的变化。五、思考题

1、开关式稳压器与线性稳压器相比，优缺点是什么？

2、在图1所示的DC-DC 升压电路中，若电感、电容的值足够大，已知输入电压等于12V ，负载电阻等于20Ω，输入脉冲信号的T =40μS ，T ON =25μS 。计算输出电压和电流的大小。

3、什么是PWM 控制方式?将集成PWM 控制电路TL494的2脚和3脚相连，15、16、13脚接地，在3脚加入可调的直流电压，观察输出脉冲宽度将如何变化？

4、为了防止DC-DC 变换器在开启瞬间产生过大的冲击电流和电压，一般希望输出电压实现软启动，即输出由低到高逐渐增大。试在图4电路中利用TL494的4脚加入软启动电路。

5、为了防止图4电路输出电压过高，试加入一个过压保护电路。要求输出电压大于50V 时，保护电路动作。

6、试设计一个将12V 变换到5V 、1A 的降压式稳压电路。

BUCK 变换器轻载时三种工作模式原理及应用

BUCK 变换器轻载时三种工作模式原理及应用 Adlsong 摘要摘要：：降压型Buck 变换器在轻载有三种工作模式：突发模式、跳脉冲模式和强迫连续模式。文中详细的阐述了这三种模式的工作原理，同时介绍了这三种模式的优点及缺点。通过滞洄比较器监控输出电压的突发模式开关管工作的时间短，效率高，纹波最大。强迫连续模式电感的电流双向流动，效率最低，纹波最小。跳脉冲模式工作DCM 模式并跳去一些脉冲，效率和纹波介于上述两种模式之间。同时本文给出3.3V 到2.5V 的Buck 变换器电感,输入电容和输出电容的计算和选取方法。关键词关键词：：突发模式跳脉冲模式强迫连续模式轻载 Abstract: Buck conveter has three modes at light output load: burst mode, pulse skip mode and force continuous mode. The principles of three modes are discussed in detail in this paper. The advantages and disadvantages of three modes are presented and also compared at the same time. The longest off time duration, highest efficiency and highest ouput ripple voltage are featured for burst mode detecting output votage via hysteresis comparator. The least efficiency and least ouput ripple voltage is featured for force continuous mode with positive and negative current through the inductor. The efficiency and ouput ripple voltage of pulse skip mode with skipping some swithching pulse is between that of two modes above. The methods to calculate the inductance, input

dcac变换技术

第6章 DC-AC变换技术 (200) §6.1 逆变器分类、功率流向和波形指标 (200) 6.1.1分类 (200) 6.1.2 逆变器功率流方向 (201) 6.1.3 逆变器波形指标 (202) §6.2 方波逆变器 (203) 6.2.1单相半桥式逆变电路 (203) 6.2.2单相全桥逆变电路 (205) 6.2.3傅立叶级数、方波逆变器输出谐波 (208) 6.2.4负载为感性负载的方波逆变器特性 (211) 6.2.4方波逆变器输出滤波 (213) 6.2.5 三相方波逆变器 (214) §6.3脉冲宽度调制（PWM） (218) 6.3.1 PWM波形生成原理 (220) 6.3.2 PWM的调制方式与相关术语 (221) 6.3.3 PWM生成方法 (223) 6.4 交流滤波器设计 (234)

现代电力电子技术基础第6章 DC-AC 变换技术内容提要介绍了DC-AC 变换器的分类、功率流向和波形指标，分析了方波逆变器（单相、三相方波逆变器）的工作过程和输出波形，并进行了谐波分析，给出了滤波其设计的方法。对于PWM 调制的基本工作原理、相关术语和调制方式，计算方法作了详细的介绍。把直流电变成交流电称为逆变，相应的功率变换装置被称为逆变器。如果把逆变器的交流侧接到交流电源上，把直流电逆变成同频率的交流电送到电网去，叫有源逆变；如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即把直流电逆变成某一频率的交流电供给负载，则叫无源逆变。图6-1 DC-AC 方框图无源逆变在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，本章主要阐述无源逆变的基本工作原理、特点及其分析方法。 DC-AC 方框图如图6-1所示。 §6.1 逆变器分类、功率流方向和波形指标 6.1.1分类逆变器分为单相和三相两大类。单相逆变器适用于小、中功率；三相逆变器适用于中、大功率。这两大类按不同的特点又可分为： 1）按输入电源特点输入电压为恒压源称为电压源逆变器（Voltage Source Inverter 缩写VSI）或电压型逆变器，如图6-2所示,电压源逆变器的输入特点是其输入具有理想电压源性质；输入为恒流源称为电流源逆变器（Current Source Inverter 缩写CSI），或电流型逆变器，如图6-3所示，电流源逆变器输入为理想电流源，在实际应用中使用较少。负载电压负载电流图6-2 电压源逆变器图6-3 电流源逆变器电压源逆变器又可分为： a、具有可变直流电压环节（Variable DC link）的电压源逆变器，如图6-4所示。由DC-DC 变换器或可控整流获得可变的直流电压，输出电压幅度取决于输入可变直流电压，输出电压频率由逆变器决定。一般情况下，该变换器输出电压为方波。 b、具有恒定直流电压环节（Fixed DC link）的电压源逆变器，方块图如图6-5所示。其直流电压恒定，输出电压幅度和频率利用PWM 技术同步调整。

电压频率变换器的设计讲解

机械与电子工程学院课程设计报告课程名称模拟电子技术课程设计设计题目电压频率变换器所学专业名称电气信息类班级电类114班学号********** 学生姓名王*金指导教师汪* 2012年12月23日

机电学院模拟电子技术课程设计任务书设计名称：电压频率转换器学生姓名：王*金指导教师：汪* 起止时间：自2012 年12 月10 日起至2012 年12 月25 日止一、课程设计目的 1).熟悉集成电路及有关电子元器件的使用; 2).了解电压平频率转换器主体电路的组成及工作原理; 3).学习电路中基本电路的应用以及单稳态触发器等综合应用。二、课程设计任务和基本要求设计任务： 1）.熟悉和应用比较器的构成及设计方法，尤其是迟滞比较器的应用。 2）.熟悉和应用积分器的构成和设计方法，了解电容在其中的工作原理。 3）.熟悉和简单应用二极管作电子开关的构成和设计方法。 4）.熟悉迟滞比较器与积分器之间的波形转换。 5）.熟悉掌握运用multisim画图、调试和仿真。基本要求： 1).有明确的设计方案使操作简便易行。 2）.设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波，包括：积分器；电压

比较器。 3）.输入为直流电压0-10V。 4）.输出为f=0-500Hz的矩形波。 5).按规定格式写出课程设计报告书。

机电学院模拟电子技术课程设计指导老师评价表

目录摘要和关键词 (1) 第一章设计指标 (2) 1.1 设计指标 (2) ◆ 1.1.1设计内容 (2) ◆ 1.1.2设计要求 (2) 第二章系统设计原理及内容 (2) 2.1 设计思想 (2) 电压/频率转换器原理框 (2) 第三章电路各模块方案设计 (3) 3.1 积分器的设计方案 (3) 3.2比较器的设计方案 (4) ◆ 3.2.1电压比较器 (4) ◆ 3.2.2过零比较器 (5) 3.3单稳态触发器 (6) 3.4低通滤波器 (6) 3.5模块的整合 (7) ◆ 3.5.1 电压/频率 (7) ◆ 3.5.2 频率/电压 (7) 第四章结束语 (8) 4.1心得体会 (8) 元件清单 (9) 参考文献 (9)

DC-DC变换器的设计方案

一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC的DC-DC变换器。在电阻负载下，要求如下： 1、输入电压=220VDC，输出电压=600VDC。 2、输出额定电流=2.5A，最大输出电流=3A。 3、当输入在小范围内变化时，电压调整率SV≤2%（在=2.5A时）。 4、当在小范围你变化时，负载调整率SI≤5%（在=220VDC时）。 5、要求该变换器的在满载时的效率η≥90%。 6、输出噪声纹波电压峰-峰值≤1V（在=220VDC，=600VDC，=2.5A条件下）。 7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A。 8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。二、设计方案分析 1、DC-DC升压变换器的整体设计方案图1 DC-DC变换器整体电路图

如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。 2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理 DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。图2（a）DC-DC变换器主电路图2（b）DC-DC变换器主电路图2（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1（b）是用matlab模拟出的升压式DC-DC变换器的主电路图。其中开关变换电路主要由绝缘栅双极型晶体管IGBT、储能电容C和RC 放电电路组成；高频变压器电路由一个工作频率为20KHz的升压变压器和一个隔直电容组成；整流电路部分采用桥式整流的设计方案，由四个快速恢复二极管构成，实现将逆变产生

Buck变换器的设计与仿真.

S a b e r 仿真作业 Buck 变换器的设计与仿真目录 1 Buck变换器技术 .......................................................................................................................... - 2 - 1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 - 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 - 2.2.1 占空比 D . ................................................................................................................. - 5 - 2.2.2 滤波电感 Lf.............................................................................................................. - 5 - 2.2.3 滤波电容 Cf ............................................................................................................. - 6 - 2.2.4 开关管 Q 的选取 ...................................................................................................... - 7 - 2.2.5 续流二极管 D 的选取 .............................................................................................. - 7 - 3 Buck变换器开环仿真 ................................................................................................................... - 7 - 3.1 Buck 变换器仿真参数及指标 . ............................................................................................. - 7 -

变换器设计

变换器设计一、初级并联次级串联2500W 输出 EE55/28/17 中心柱C ＝16.95,B ＝37.5, D ＝16.75，E ＝18.9 有效参数：A e ＝2.82cm 2, V e ＝34900 mm 3 EE55/28/21 中心柱C ＝16.95,B ＝37.5, D ＝20.75, E ＝18.9 Ae ＝3.49 cm 2, V e ＝43200mm 3 窗口A w ＝(B-C)×E=(37.5-16.95)×18.9=388.4mm 2, 平均匝长l w =2(D+C)+(B-C)×π/2=2(16.95+16.75)+π(37.5-16.95)/2=100mm =2(16.95+20.75)+π(37.5-16.95)/2=107mm 1.设计参数输入电压100~130V 输出电压U dc ＝400V ，最小输出电压U ＝350V 输出功率2500W/2=1250W 变压器频率f=50kHz 假定变换效率η＝0.85，要求功率管满载导通压降小于1.5V 。 2. 磁性采用EE55/28/21 3. 设在110V 时最大占空度0.96，初级匝数 88.91051049.315.04110 97.044 41=××××××== ?f BA DU N e i 匝取10匝 4. 初级平均电流、中值电流和初级有效值 4.131108 5.01250min =×== i o i U P I η A ,中值电流==97 .0i a I I 13.8A ，6.92/97.01=×=a I I A 5. 次级电流 25.6200 1250 2=== dc o U P I A 5. 匝比、次级匝数和线圈结构设最低电压为100V ，保证输出最低电压350V ，则变比 75.1100 175 == n 5.171075.112=×==nN N 匝。取18匝次级18×2分内外层。初级夹在中间。 6. 导线尺寸，电流密度j=4A/mm 2 初级需要导线截面积4.24/6.94/11===I A cu mm 2 窗口宽D w =2E=2×18.9=37.8mm ，考虑骨架和爬电距离，绕线部分宽度D w ’=30mm ，初级铜带厚度

BUCK变换器设计

BUCK变换器设计报告一、BUCK变换器原理降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源。二、BUCK主电路参数计算及器件选择 1、BUCK变换器的设计方法利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。 2、主电路的设计指标输入电压：标称直流48V，围43~53V 输出电压：直流24V，5A 输出电压纹波：100mV 电流纹波：0.25A

开关频率：250kHz 相位裕量：60° 幅值裕量：10dB 3、BUCK主电路主电路的相关参数：开关周期：T S= s f 1=4×10-6s 占空比：当输入电压为43V时，D max=0.55814 当输入电压为53V时，D min=0.45283 输出电压：V O=24V 输出电流I O=5A 纹波电流：Δi L=0.25A 纹波电压：ΔV L=100mV 电感量计算：由Δi L= 2L v- V o max - in DT S 得： L= L o max - in i 2v- V ΔD min T S= 25 .0 2 24 53 ? -×0.4528×4×10-6=1.05× 10-4H

电容量计算：由ΔV L =C i L 8ΔT S 得： C= L L V 8i ΔΔT S = 1 .0825 .0?×4×10-6=1.25×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。通常钽电容的ESR 在100毫欧姆以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR 甚至高达数欧。ESR 的高低与电容的容量、电压、频率和温度等多因素有关，一般对于等效串联电阻过大的电容，我们可以采用电容并联的方法减小此串联电阻。此处取R ESR =50m Ω。 4、主电路的开环传递函数 in ESR ESR V sC R R sL sC R R s d ) 1//() 1 //()(s V s G O vd +++==）（）（ ) (s )1(C 1)1(s G 2 vd C R R L R R L s V C sR ESR ESR in ESR +++++=）（ in 0 2 V Q s s 11)(G 2 ωωω++ + = z vd s s ESR z CR 1 =ω

DCDC变换器的发展及应用

DC/DC变换器的发展与应用周志敏（莱芜钢铁集团公司动力部，山东莱芜271104）摘要：介绍电压调整模块（VRM）技术、软开关技术和高频磁技术在DC/DC变换器中的应用，分析DC/DC变换器发展的关键技术，并探讨其发展的趋势。关键词：电压调整模块；软开关；高频磁技术 1引言直流-直流变换器（DC/DC）变换器广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。按额定功率的大小来划分，DC/DC可分为750W以上、750W～1W和1W以下3大类。进入20世纪90年代，DC/DC变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC 变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，DC/DC变换器在远程和数字通讯领域有着广阔的应用前景。 DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。 DC/DC变换器现已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为0.31W/cm3～1.22W/cm3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构。目前，已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密

BUCK变换器设计毕业设计

课程名称：电力电子技术题目：BUCK变换器设计

目录第一章概述 (5) 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势 (5) 第二章Buck变换器设计总思路 (6) 2.1 电路的总设计思路 (6) 2.2 电路设计总框图 (6) 2.3 总电路图 (7) 第三章BUCK主电路设计 (8) 3.1 Buck变换器主电路基本工作原理 (8) 3.2 主电路保护（过电压保护） (9) 3.3 Buck变换器工作模态分析 (10) 3.4 Buck变换器元件参数 (12) 3.4.1 占空比D (12) 3.4.2 滤波电容C f (13) 3.5 Buck变换器仿真电路及结果 (14) 第四章控制和驱动电路模块 (15) 4.1 SG3525A脉宽调制器控制电路 (15) 4.1.1．SG3525简介 (15) 4.1.2．SG3525内部结构和工作特性 (15) 4.2 SG3525构成的控制电路单元电路图 (18) 4.3 驱动电路设计 (18) 第五章课程设计总结 (19)

第六章附录 (20) 第七章参考文献 (21) 第一章概述 1.1 本课题在国内外的发展现状与趋势从八十年代末起，工程师们为了缩小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率却始终没有超过90%，主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗，还有导通损耗和驱动损耗。特别是驱动损耗随工作频率的上升也大幅度增加，而且因1MHZ频率之下不易采用同步整流技术，其效率是无法再提高的。因此，其转换效率始终没有突破90%大关。为了降低第一代有源箝位技术的成本，IPD公司申报了第二代有源箝位技术专利。它采用P沟MOSFET在变压器二次侧用于 forward电路拓朴的有源箝位。这使产品成本减低很多。但这种方法形成的MOSFET的零电压开关（ZVS）边界条件较窄，在全工作条件范围内

Buck变换器环路设计(修改)

Buck 变换器的环路设计 1．功率级传递函数 R1L1 Q1 buck 变换器功率级电路示意图其传递函数为 1 )(1121+??++??+??=s C R ESR s C L s C ESR V V out out out i o 分子为一阶微分环节，有一个零点，其转折频率为 out zero C ESR f ?=π21 分母为二阶积分环节，其阻尼系数1 2L C R out =ζ，其中ESR R R +=1 当1>ζ时，系统为过阻尼状态，有两个不同的极点。当1=ζ时，系统为临界阻尼状态，有两个相同的极点。当1<ζ时，系统为欠阻尼状态，有两个共轭的复数极点。在DCDC 变换器中，为了获得较高的效率，会尽可能的减小R 的值，所以通常系统都是处在欠阻尼状态。

10 2103104105-40-20 20 102103104105 -200-150 -100 -50 典型的buck 变换器功率级幅频和相频特性曲线。参数：Cout=100uF ，L1=2.2uH ，ESR=1m Ω,R1=10m Ω 在功率级的传函中，有一个由ESR 和Cout 构成的零点。当ESR 比较小时，幅频曲线在转折频率后会以-40db/dec 衰减，相频曲线也会由0deg 急剧的下降为－180deg 。在控制回路的环路补偿中就必须增加额外的相位超前补偿，否则不能满足要求的相位裕度。当ESR 较大时，由ESR 和Cout 组成的零点会抵消到一个极点，控制回路中不需要额外的相位超前补偿，就能满足要求的相位裕度。下图为ESR=100m Ω（其余参数相同）的幅频和相频特性曲线。可以看出，其相位最低降到-100deg ，尚有80deg 的相位裕度。

直流变换器的设计(降压)

直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1) 二、题目分析： (1) 三、总体方案： (2) 四、原理图设计： (2) 五、各部分定性说明以及定量计算： (5) 六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6) 七、设计心得体会： (6)

直流变换器的设计（降压） BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK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BUCK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IGBT 降压斩波电路的发展。一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V 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 二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动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。课程设计步骤分析（顺序）： 1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET； 2.选择主电路所有图列元件，并给出清单； 3.设计MOSFET驱动电路及控制电路； 4.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； 5.编制设计说明书、设计小结。

buck变换电路设计

南京工程学院自动化学院电力电子技术课程设计报告题目： Buck变换电路的设计专业：自动化班级：自动化 124 学号： 8 姓名：陈猛指导教师：赵涛起迄日期：—— 设计地点：工程中心4-207

目录 1 引言 2 设计任务及要求设计任务设计内容 3 设计方案选择及论证控制芯片的选择驱动芯片的选择 4 总体电路设计 5 功能电路设计主电路的设计驱动电路的设计控制电路的设计辅助电源的设计 6 电路仿真与调试 7 设计总结 8 参考文献 BUCK变换电路设计 1 引言本次电力电子装置设计与制作，利用Buck降压斩波电路，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，本设计采用了集成的驱动芯片。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。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。 2 设计任务及要求设计任务：设计一降压斩波电路，采用BUCK电路。输入直流电源：DC18~30V，输出电压为输入电压50%~100%可调：输出额定电流2A，电流峰峰值不大于，输出电压纹波不大与5%。设计内容： 1）主电路的设计，器件的选型，电感和输出电容的选择； 2）驱动电路、检测电路和保护电路设计； 3）辅助电源设计，要求提供 DC15V 驱动电源和 5V 控制电源； 4）控制电路的设计，不同频率、不同脉宽 PWM 波的实现。 5）制作驱动和主电路； 6）利用提供的控制信号，完成 BUCK 电路的驱动和主电路和调试。 3 设计方案选择及论证控制芯片的选择方案一：采用SG3525芯片。它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采

DC-DC变换器设计毕业设计

绪论一.开关电源概述开关电源（Switch Mode Paver Supply,即SMPS）被誉为高效节能型电源，它代表着稳压电源的主流产品。半个世纪以来，开关电源大致经历了四个阶段。早期的开关电源全部有分立元件构成，不仅开关频率低，效率高，而且电路复杂，不宜调试。在20世纪70年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源中的控制电路实现了集成化；80年代问世的单片开关稳压器，从本质上讲仍DC/DC电源变换器。随着各种类型单片开关电源集成电路的问世，AC/DC电源变换器的集成化才变为现实。稳压电源是各种电子的动力源，被人称为电路的心脏，所有用电设备，包括电子仪器仪表，家用电器。等对供电电压都有一定的要求。至于精密的电子仪器，对供电电压的要求更为严格。所谓的DC——DC直流稳压是指电压或电流的变化小到可允许的程度，并不是绝对的不变。目前，随着单片开关电源集成电源的应用，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。单片开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出来强大的生命力，它作为一项颇具发展和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍重视。尤其是最近两年来，国外一些著名的芯片厂家又竞相推出了一大批单片开关电源集成电路，更为新型开关电源的推广及奠定了良好的基础。单片开关电源具有集成度高、高性价化、最简外围电路，最佳性能等指标，现已成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集成电路。二. 开关电源的技术追求 1.小型化、薄型化、轻量化、高频化——开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小储能元件的体积。在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感和变压器的尺寸，而且还能抑制干扰，改善系统的动态性能。因此高频化是开关电源的主要发展方向。 2.高可能性——开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光电偶合器及排风扇等器件的寿命决定着电

基于BUCK变换器的电源设计

电子科技大学中山学院新型电源设计实践报告设计名称基于BUCK变换器的开关电源设计学院机电学院班级 14级电气A班学号姓名 2014100500521 刘连红指导教师余翼机电工程学院 2017年 12月 27日

一、设计要求与内容开关电源是20世纪60年代电源历史上的一次革命，它安装于各种家用电器、工业设备及军用电子装置中，同时作为赋能装置应用于各个领域。比如在电力系统中的应用、在通信领域中的应用、在蓄电池充电中的应用、在风能\太阳能发电中的应用。这次我们要求设计一个9-12V的情况下，通过一个开关电源得到一个稳定的5V/1A的直流输出。我们要求这个开关电源有整流的功能，同时通过反馈控制，有稳压，调压，降压的功能。从而得到稳定的一个直流输出。二、人员分工与时间安排表三总体方案设计与论证 3.1 设计思路和流程

1.经过题目选定，确定使用基于BUCK变换器的电源设计。 2.在方案选择过程中，因为考虑到是非隔离电源，使用集成PWM调制芯片简化电路设计。 3.在分析了UC3842，SG3525等芯片的功能与参数后，选择MC34063作为控制方案，该芯片本身也有较强的驱动能力，可直接外接滤波电路与反馈电路来进行电源设计。 4.通过外接场效应管的方式极大增强了驱动能力，该场效应管最大电流可到达17A以上，设计中仅利用不到1A，如果更换滤波电路中的元器件，输出功率可以得到数倍的提升。如果将采样电阻改为电位器，还可以灵活调节输出电压。 3.2 开关电源总电路框图图3-1 开关电源总电路框图四、开关电源原理图各部分说明及计算 4.1总原理图的介绍开关电源是指调整管工作在开关方式，只有导通和截止两个状态，上图为工作过程。基准电压为固定值，由于输入波动或负载变化导致输出电压减小，采样电压将减小，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大。同理，当由于输入波动或负载变化导致输入电压增大时，脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。 4.2 各部分的说明与计算

反激式连续模式变换器设计

连续电流模式反激变压器的设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＦｌｙｂａｃｋＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｗｉｔｈＣｏｎｔｉｎｕｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔＭｏｄｅｌ作者：深圳市核达中远通电源技术有限公司-万必明摘要：本文首先介绍了反激变换器（ＦｌｙｂａｃｋＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）的工作原理，然后重点介绍一种连续电流模式反激变压器的设计方法以及多路输出各次级电流有效值的计算. 关键词：连续电流模式（不完全能量传递方式）、不连续电流模式（完全能量传递方式）、有效值、峰值．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｎｔｉｎｕｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔＭｏｄｅｌ、ＤｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔＭｏｄｅｌ、ｖｉｒｔｕａｌｖａｌｕｅ、ｐｅａｋｖａｌｕｅ．一.序言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．

二．反激式变换器（ＦｌｙｂａｃｋＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）的工作原理１）．反激式变换器的电路结构如图一．２）．当开关管Ｑ１导通时，其等效电路如图二（ａ）及在导通时初级电流连续时的波形，磁化曲线如图二（ｂ）．Ｖｄｃ图一图二（ａ）

第五章直流交流(DCAC)变换.

第五章直流一交流（DC—AC变换 5.1 逆变电路概述 5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题 DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4， VT2、 VT3成对导通。当VT、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VE向负载送出电流，形成输出电压％左（+）、右（-），如图5-1 （a）所示。当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT a、VT3的转移，即换流。换流完成后，由VT a、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压％，如图5-1 （b）所示。这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压呦，如图5-1（c）波形所示。控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。 f ；

图5-1 DC —AC变换原理要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。常用的晶闸管换流方法有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（3）强迫换流即换流问题。晶闸管为半控但导通后门极失去控制 5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。在交一直一交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型：

直流变换器课程设计

目录第一章．设计概要 1.1 技术参数 1.2 设计要求第二章．电路基本概述第三章.电力总体设计方案第三章.电力总体设计方案 3.1 电路的总设计思路 3.2电路的设计总框图第四章BUCK 主电路设计 4.1 Buck变换器主电路原理图 4.2 Buck变换器电路工作原理图 4.3 主电路保护（过电压保护） 4.4 Buck变换器工作模态分析 4.5 主电路参数分析第五章控制电路 5.1 控制带你撸设计方案选择 5.2 SG3525控制芯片介绍 5.3 SG3525各引脚具体功能 5.4 SG3525部结构及工作特性 5.5 SG3525构成的控制电路单元电路图第六章驱动电路原理与设计 6.1 驱动电路方案设计与选择 6.2 驱动电路工作分析第七章附录第八章设计心得

第一章．设计概要 1.1 技术参数：输入直流电压Vin=25V，输出电压Vo=10V，输出电流Io=0.5A，最大输出纹波电压50mV，工作频率f=30kHz。 1.2 设计要求：（1）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；（2）选择主电路所有图列元件，并给出清单；（3）设计MOSFET 驱动电路及控制电路；（4）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）；（5）编制设计说明书、设计小结。第二章．电路基本概述直流斩波电路（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，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。第三章.电力总体设计方案 3.1 电路的总设计思路 Buck 变换器电路可分为三个部分电路块。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。 3.2 电路设计总框图电力电子器件在实际应用中，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。

选择最佳DCDC变换器的要点及途径

一、元器件的选择 1.DC-DC电源变换器的三个元器件 1)开关：无论哪一种DC/DC变换器主回路使用的元件只是电子开关、电感、电容。电子开关只有快速地开通、快速地关断这两种状态。只有快速状态转换引起的损耗才小，目前使用的电子开关多是双极型晶体管、功率场效应管，逐步普及的有IGBT管，还有各种特性较好的新式的大功率开关元件。 2)电感：电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流，电压相位不同，因此理论损耗为零。电感常为储能元件，也常与电容公用在输入滤波器和输出滤波器上，用于平滑电流，也称它为扼流圈。其特点是流过它上的电流有“很大的惯性”.换句话说，由于“磁通连续性”,电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰波。电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题，多数情况下，电感工作在线性区，此时电感值为一常数，不随端电压与流过的电流而变化。但是，在开关电源中有一个不可忽视的问题，就是电感的绕线所引起的两个分布参数(或称寄生参数)的现象。其一是绕线电阻，这是不可避免的;其二是分布式杂散电容，随绕线工艺、材料而定。杂散电容在低频时影响不大，随频率提高而渐显出来，到一频率以上时，电感也许变成电容的特性了。如果将杂散电容集成为一个，则从电感的等效电路可看出在一角频率后的电容性。 3)电容：电容是开关电源中常用的元件，它与电感一样也是储存电能和传递电能的元件。但对频率的特性却刚好相反。应用上，主要是“吸收”纹波，具平滑电压波形的作用。实际上的电容并不是理想的元件。电容器由于有介质、接点与引线，形成一个等效串联内电阻ESR.这种等效串联内电阻在开关电源中小信号控制上，以及输出纹波抑制的设计上，起着不可忽视的作用。另外电容等效电路上有一个串联的电感，它在分析电路器滤波效果时非常重要。有时加大电容值并不能使电压波形平直，就是因为这个串联寄生电感起着副作用。电容的串联电阻与接点和引出线有关，也与电解液有关。常见铝电解电容的成分为AL2O3,导电率比空气的大七倍，为了能提高电容量，把铝箔表面做成有规律的凸凹不平状，使氧化膜表面积加大，加入的电解液可在凸凹面上流动。普通的铝电解电容在高频脉动电流大幅度增加下，高频阻抗温度上升较大，成了开关电源长寿命的瓶颈。所谓好电容耐反波电流，耐温升，ESR值小。电容电解液受温度影响，温度升高，电阻减小，即电容串联电阻减小，则是理想的。温度升高，等效串联电阻加大，导致电容寿命减短，这是普通铝电解电容的缺点。为改善这一缺点，将电解液覆盖在氧化膜表面后将其干燥形成固体式电解质电容，即“钽电容”. 2.器件选择要点只如果外接开关管，最好选择开关三极管或功率MOS 管，注意耐压和功耗。如果开关频率很高，电感可选用多线并绕的，以降低趋肤效应的影响。续流二极管一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管，但要注意耐压。如果输出电压很小(零点几伏)，就必须使用MOS管续流。输出滤波电容一般使用高频电容，可减小输出纹波同时降低电容的温升。在取样电路的上臂电阻并一个0.1~1μf电容，可以改善瞬态响应。电源设计的器件选择需要注意以下几点：