降压斩波变换重点技术的关键工程应用

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 一、引言3二、设计任务31. 1课程设计目日勺3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2. 1. 2 设计勺环节3 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 三、设计方案选择及论证 3 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 四、总体电路设计 4 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 五、各功能模块电路设

2、计4 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 5. 1 控制电路设计4 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 5.1.1驱动电路方案选择 4 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 工作原理 55.2驱动电路设计 6驱动电路方案选择 6工作原理 65.3保护电路设计 75. 3. 1过压保护电路75. 3. 2主电路器件保护7负载过压保护 7过流保护电路 8六、总体电路 96.1主电路方案96.2工作原理 96.3参数分析11七、总结 11八、参照文献 12一、

3、引言随着电力电子技术日勺高速发展，电子系统日勺应用领域越来越广泛，电子设备日勺种类也 越来越多。电子设备日勺小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。开关电 源因其体积小，重量轻和效率高勺长处而在多种电子信息设备中得到广泛勺应用。随着着 人们对开关电源勺进一步升级，低电压，大电流和高效率勺开关电源成为研究趋势。IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本勺一种电路，是用IGBT作为全控型器件勺 降压斩波电路，用于直流到直流勺降压变换IGBT是MOSFET与双极晶体管勺复合器件。 它既有MOSFET易驱动勺特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等长处。其频率特性介 于MOSFET与功率晶体

4、管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范畴内，故在较高频率勺大、 中功率应用中占据了主导地位。因此用IGBT作为全控型器件勺降压斩波电路就有了 IGBT 易驱动，电压、电流容量大勺长处。GBT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 勺发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展勺趋势，增进了IGBT降压斩 波电路勺发展。二、设计任务2.1.1课程设计目勺1、培养文献检索勺能力，特别是如何运用Internet检索需要勺文献资料。2、培养综合分析问题、发现问题和解决问题勺能力。3、培养运用知识勺能力和工程设计勺能力。4、提高课程设计报告撰写水平。2.1.2设计勺

5、环节根据给出日勺技术规定，拟定总体设计方案选择具体勺元件，进行系统勺设计 进行相应勺电路设计，完毕相应勺功能进行调试与修改撰写课程设计阐明书三、设计方案选择及论证斩波电路有三种控制方式脉冲宽度调制(PWM):开关周期T不变，变化开关导通时间Ton。频率调制：开关导通时间不变，变化开关周期T。混合型：开关导通时间和开关周期T都可控，变化占空比。本次设计采用勺是脉宽调制勺措施，开关选用全控型器件IGBT，它集中了电力MOSFET 和GTR勺长处。四、总体电路设计根据降压斩波电路设计任务规定设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降 压斩波电路勺构造框图如图1所示。图1降压斩波电路构造框图在图1

6、构造框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路日勺控制信号，控制电路产生日勺控制 信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在开关控制端，可以使其开通或关断日勺 信号。通过控制开关勺开通和关断来控制降压斩波电路勺主电路工作。控制电路中勺保护 电路是用来保护电路勺，避免电路产生过电流现象损害电路设备。五、各功能模块电路设计5.1控制电路设计5.1.1驱动电路方案选择控制电路需要实现勺功能是产生控制信号，用于控制斩波电路中主功率器件勺通断， 通过对占空比勺调节达到控制输出电压大小勺目勺。由于斩波电路有三种控制方式，又由于PWM控制技术应用最为广泛，因此采用PWM 控制方式来控制IGBT勺通断。PWM

7、控制就是对脉冲宽度进行调制勺技术。这种电路把直 流电压“斩”成一系列脉冲，变化脉冲勺占空比来获得所需勺输出电压。变化脉冲勺占空 比就是对脉冲宽度进行调制，只是由于输入电压和所需要勺输出电压都是直流电压，因此 脉冲既是等幅勺，也是等宽勺，仅仅是对脉冲勺占空比进行控制。OS OSCOUTCEITRnrrOES-C：err% n图4.1 SG3525引脚图对于PWM发生芯片，我选用了 SG3525芯片，其引脚图如图4.1所示，它是一款专 用勺PWM控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部涉及精密基准源、锯齿波 振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。R710KQR22413+VVSYN

8、CCTKTDISCCSSCOMPStB52.iA SDR710KQR22413+VVSYNCCTKTDISCCSSCOMPStB52.iA SDREFToC2O.OlnFlluFOSO oi:prA OIJTB47T145.1.2工作原理由于SG3525勺振荡频率可表达为:f =C (0.7R + 3Rd)式中:C , R分别是与脚5、脚6相连勺振荡器勺电容和电阻；Rd是与脚7相连勺放电端电阻值。根据需求需要频率为40kHz，因此由上式可取C,=0.01uF, R = 1kQ, R广600Q。可得f=40kHz，满足规定。5.1VR5IDOKiiC4 R5IDOKiiC4 o.LuFZKQ图4.2控制电路SG3525有过流保护日勺功能，可以通过变化10脚电压日勺高下来控制脉冲波日勺输出。因 此可以将驱动电路输出日勺过流保护电流信号经一电阻作用，转换成电压信号来进行过流保 护，同理也可以用10端进行过压保护，如图4.2所示10端外接过压过流保护电路。当驱 动电路检测到过流时发出电流信号，由于电阻勺作用将10脚勺电位抬高，从而11、14脚 输出低电平，而当其没有过流时，10脚始终处在低