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（自动化）
班级：自动化124 学号：203120436
学生姓名： 赵洪岩。
指导教师： 赵涛。
起迄日期： 2014.11
设计地点4-207
目录。一、引言。
二、设计任务。
三、设计方案选择及论证。
四、总体电路设计。
五、功能电路设计。
六、电路**。
七、总结。八、参考文献。
buck 变换电路的设计。
一、 引言。
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。电子设备的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，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。
伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。
开关电源分为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。
二、设计任务。
任务：设计一直流电机的脉宽调速驱动电源，采用双极控制方式。输入直流电源：为不可控。
整流电路（tkdd-2型由电源控制屏提供）；主电路采用由四只功率管组成单相h桥式电路，通过占空比控制电机转速。
设计内容：1）主电路的设计，器件的选型，开关器件采用mosfet；
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，正反转及调速的实现。
5）利用实验台，完成直流电机的脉宽调速电源的驱动和主电路和调试。
设计的成果。
1） 直流电机的脉宽调速驱动的电气原理图、器件的选型清单（bom 表）；
2） 器件的选型清单（bom 表）；
3） 主电路和驱动电路的 pcb；
4） 实验波形与数据；
5） 课程设计报告。
注：可以采用集成直流电机的脉宽调速控制芯片，也可以参考附录1 dc-ac 通用变换器评估板的数字控制方案。
三、 设计方案选择及论证。
.驱动电路的设计方案选择及论证
方案一：基于ir2110的驱动电路。
ir2110是ir公司生产的大功率mosfet和igbt专用驱动集成电路，可以实现对mosfet和igbt的最优驱动，同时还具有快速完整的保护功能，集成度高(可驱动同一桥臂两路)，响应快(ton/tof =120/94 ns)，偏值电压高(< 600 v )，驱动能力强，内设欠压封锁，而且其成本低，易于调试，并设有外部保护封锁端口。尤其是上管驱动采用外部自举电容上电，使得驱动电源路数目较其他ic驱动大大减小。因而它可以提高控制系统的可靠性，降低了产品成本，减少电路的复杂程度。
方案二：基于ir２１０的驱动电路
ir２１０是intel公司专为驱动功率开关管而设 ,是一种高电压高速的功率mosfet和igbt驱动器，它有两个独立的高端和低端输出通道，一个芯片可以驱动两个mosfet管或igbt管。
方案比较：方案一和方案二都可以作为ｂｕｃ电路的驱动电路，综合考虑选择方案二。
2、 控制电路方案选择及论证。
方案一：tl494，他是一种固定频率脉宽调制电路，主要为开关电源电路而设计，在开关电路中比较常见．
1、集成了全部的脉宽调制电路。
2、片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。
3、内置误差放大器。
4、内置5v参考基准电压源。
5、可调整死区时间。
6、内置功率晶体管可提供500ma的驱动能力。
7、推或拉两种输出方式。
方案二：ｓｇ它是一款专用的pwm控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。
本次实验选择方案二即ｓｇ３为控制电路。
四、总体电路设计。
1总体电路框图。
本次课程设计主要有主电路，驱动电路，控制电路，辅助电源电路。基本工作过程：电源经过辅助电源电路，给予驱动电路15v的电压，给予控制电路5v的电压，控制电路给予驱动电路ｐｗｍ控制信号，驱动电路给予主电路中的电路驱动信号。
总体电路框图如图1.1,总体电路原理图如图1.2,我们画电路原理图的时候分模块化，主电路和控制电路是此次课程设计的重点所在，控制电路产生ｐｗｍ控制信号，经由驱动电路加到主电路的ｍｏｓ的控制端和公共端之间，控制ｍｏｓ管的通断，通过改变ｐｗｍ波的占空比来实现和调节ｂｕｃ变换电路的功能。
五、 功能电路设计。
1、主电路设计
ｕｃｋ电路原理。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：
1） 保持开关周期t不变，调节开关导通时间不变，称为pwm。
2） 保持开关导通时间不变，改变开关周期t，称为频率调制或调频型。
3） 和t都可调，使占空比改变，称为混合型。
但是普遍采用的是脉冲宽调制工作方式。因为采用频率调制工作方式，容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。此电路就是采用脉冲宽调制控制ｍｏｓ的通断。
主电路原理图5.2
2、控制电路设计。
控制电路的设计采用ｓｇ３作为主控芯片，有专用ｐｗｍ模块，用于输出ｐｗｍm信号，用于控制ｍｏｓ的开通与关断。
sg3525是定频pwm电路，采用16引脚标准dip封装。其各引脚功能如图4所示，内部框图如图5所示。
图4 sg3525的引脚
图5 内部框图
sg3525各引脚具体功能：
1）引脚1：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
2）引脚2：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端之间接入信号不同的反馈网络。
3） 引脚3：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现。
外电路同步。
4） 引脚4：振荡器输出端。
5）引脚5：振荡器定时电容接入端。
6） 引脚6：振荡器定时电阻接入端。
7）引脚7：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，形成放。
回路。8） 引脚8：软启动电容接入端。
9） 引脚9：pwm信号输入端。
10） 引脚10：外部关断信号输入端。
11） 引脚11：输出端a。
12） 引脚12：信号地。
13） 引脚13：输出级偏置电压接入端。
14） 引脚14：输出端b。
15） 引脚15：偏置电源接入端。
16） 引脚16：基准电源输出端。
sg3525芯片特点如下：
1） 工作电压范围：8-35v。
2） 5.1v微调基准电源。
3） 振荡器频率工作范围：100hz-500khz。
4） 具有振荡器外部同步功能。
5）死区时间可调。
6） 内置软启动电路。
7） 具有输入欠电压锁定功能。
8） 具有pwm锁存功能，禁止多脉冲。
9）逐个脉冲关断。
10）双路输出（灌电流/拉电流）：ma(峰值)
其11和14脚输出两个等幅、等频、相位互补、占空比可调的pwm信号。脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成sg3525 的振荡器。振荡器还设有外同步输入端(脚3)。
脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器。根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈补偿网络，另外当10脚的电压为高电平时，11和14脚的电压变为10输出。
3、 驱动电路设计。
控制电路输出的pwm信号输入驱动电路，经过ir2107驱动芯片后输出到mos管的g、s极，作为mos管的驱动信号。
六、电路**。
在电路设计完成后，我们开始利用ｍｕｌ进行**。
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