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直流變換器設(shè)計(jì)及參數(shù)詳說(shuō)
2022-06-20

根據(jù)降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源、BUCK電路及控制電路。BUCK電路是用來(lái)產(chǎn)生降樂(lè)斬波電路的，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)傳到BUCK電路，使信號(hào)為加在開(kāi)關(guān)控制端，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)控制降米斬波電路的主心路1.作 Buck變換器基本原理: Buck電路即降壓斬波電路，屬直流斬波電路的一*種， 和升壓斬波電路構(gòu)成直流斬波電路最基本的兩種電路。直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱?固定 電壓或可調(diào)電壓的直流電， ?也稱為直接直流一直流變換器。降壓斬波電路的典型用途之一是拖動(dòng) 直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載。 如下圖所示，電路中使用個(gè)全控型開(kāi)關(guān)器件Q，開(kāi)關(guān)管Q由開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)，脈沖信號(hào)來(lái)自脈沖信號(hào)控制電路，脈沖信號(hào)的周期T保持不變，而脈沖寬度ton可改變，這樣便可以調(diào)節(jié)導(dǎo)通的占空比，進(jìn)而改變輸出電慶。為了在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中的電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管D。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，若忽略其飽和壓降，輸出電用UO等于輸入電壓:當(dāng)晶休管截止時(shí)，若忽略晶體管的漏電流，輸出電壓為0。電路的主要1.作波形如圖。 整流電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用橋式電路整流:由四個(gè)二極管組成t一個(gè)全橋整流電路。對(duì)整出來(lái)的電壓進(jìn)行傅里葉變換得 ?由整流電路出來(lái)的電壓含有較大的波紋，電壓質(zhì)量不太好，故需要進(jìn)行濾波。本電路采用RC濾波器。因?yàn)殡娙轂V波的直流輸l電壓UO與變術(shù)器副邊電壓U2的比值比較人，而且適用在小電流、整流管的沖擊電流比較大的電路中。因此本電路選用的電容濾波。因?yàn)楸倦娐芬笥蟹€(wěn)定得輸出，因此還需要用到穩(wěn)壓_極管進(jìn)行穩(wěn)壓。 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 如下圖為有脈沖變壓器組成的柵極驅(qū)動(dòng)電路。其1.作原理為正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)使VI1導(dǎo)通，電源電壓作用于脈沖變壓器一次側(cè)， 二二次電壓經(jīng)二極管VD2、 VD3和門集電阻后作用于ICBI，使ICBI導(dǎo)通。晶體管VT2猶豫基極反向偏置而截全。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為零的時(shí)候，VI1假i止，一-次勵(lì)磁電流經(jīng) VD1和VS迅速衰減，使在脈沖間隙期間脈沖變壓器的磁通回零。變壓器二次側(cè)的反向電壓經(jīng)R2加到_ .極管VD2. E。IGBI門極結(jié)電容上的電荷經(jīng)Rg和VT2放掉，R2 為T2的偏流電阻。 此電路的優(yōu)點(diǎn):這種電路不用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，脈沖變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓幅值不變，可用于各種容量的ICBI的驅(qū)動(dòng)。 此電路的缺點(diǎn):截止時(shí)沒(méi)有門極的反向電壓，抗干擾能力不強(qiáng)。這種電路適用于驅(qū)動(dòng)占空比小于50%的高頻場(chǎng)合。 各部分參數(shù)設(shè)定 主電路中需要確定參數(shù)的元器件有IGBT、二極管、直流電源、電感、電容、電阻值的確定，其參數(shù)確定過(guò)程如下。本設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)定I.作頻率為100kHz。 (1)電源 因?yàn)轭}目要求輸入電壓為36V左右，所以通過(guò)整流電路得到該輸入電壓值。(2)心阻 因?yàn)楫?dāng)輸出電壓為12V時(shí)，輸出電流為3A，可得到負(fù)我電阻為RL=Uo/Io=4Q。(3) IGBI 當(dāng)IGBT截止時(shí)，回路通過(guò).極管續(xù)流， ?此時(shí)IGBT兩端承受最人正壓為36V:而當(dāng)=1時(shí)，ICBI有最人電流， ?其值為3A。故需設(shè)置IGBT的集電極最大連續(xù)電流Ic>3A，反向擊穿電壓Bvceo>36V。 (4)二極管 當(dāng)=1時(shí)，其承受最人反壓36V:而當(dāng)趨近于1時(shí)，其受最大電流趨近于3A，故需設(shè)置二極管額定電壓大于36V，額定電流人于3A。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及排除措施: (1)對(duì)直流斬波電路概念的不熟悉，感覺(jué)無(wú)從下手，經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)15籍的溫習(xí)才明白原理。 (2)不清楚BUCK變換器的--些相關(guān)的參數(shù)怎么計(jì)算和選擇(例如選用Lf和Cf)，經(jīng)過(guò)上:網(wǎng)查詢相關(guān)知識(shí)和同學(xué)進(jìn)行討論分析，經(jīng)過(guò)計(jì)算最終確定相關(guān)原件選用的參數(shù)。 (3)-:開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候沒(méi)有涉及驅(qū)動(dòng)控制電路，后來(lái)發(fā)現(xiàn)自己忽略掉了這-塊。(4)通過(guò)查資料知道了各種驅(qū)動(dòng)電路類型，最終根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際情況，考慮到頻率要求為1khz為高頻電路，同時(shí)斬波電路的占空比較小，故選擇用由分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路。

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