电力电子课设-DC-DC变换器.doc

电力电子课程设计DC-DC变换器 学 院： 信息科学与工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 时 间： 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、引言 1 二、设计要求与方案 2 2.2方案确定 2 三、主电路设计 4 3.2工作原理 4 3.3参数分析 6 四、控制电路设计 7 4.1控制电路方案选择 7 4.2工作原理 7 4.3控制芯片介绍以及参数确定 8 五、驱动电路设计 10 5.1驱动电路方案选择 10 5.2工作原理 10 六、保护电路设计 11 6.1过压保护电路 11 6.1.1主电路器件保护 11 6.1.2负载过电压保护 12 6.2过流保护电路 12 七、系统仿真及结论 13 7.1MATLAB仿真图 13 7.2调试与结果分析 14 八、课程设计总结 15 九、参考文献 16 十、致谢 16 十一、附图 17 PAGE 16 一、引言 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变换器是开关电源基本拓扑结构中 的一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行 降压变换的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越 的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。本次课设立 求设计出DC-DC变换器实现15V向5V的电压变换，选取的电路是 IGBT降压斩波电路。 IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用 IGBT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IGBT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。 IGBT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、设计要求与方案 2.1设计要求 1.任务设计并制作一个DC-DC变换器（15V转变成5V) 1.要求 (1)输出电压Uo:5V; (2)最大输出电流Iomax:1A; (3)输入电压范围：12V?18V; (4)输出电流I0范围：0?1A； 2.说明 (1)DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。 (2)电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间。 (3)设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、保 护电路图。 (4)设计报告中要写明所有的设计过程。 (5)利用仿真软件分析电路的工作过程。 2.2方案确定 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，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。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。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图2.2所示。 直流供电电源 直流供电电源 控制与驱动电路 保护电路 降压斩波主电路 图2.2降压斩波电路结构框图 在图1结构框图中，控制与驱动电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的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的信号。通过控制开关的 开通和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。保护电路是用来保护 电路的，防止电路产生过电流现象损害电路设备，通过从负载取电压 和电流与基准值比较。若电压电流过大，从保护电路生成反馈信号给 控制电路，是其产生动作，调节buck电路的输出电压或电流。 三、主电路设计 3.1主电路方案 根据所选课题设计要求设计一个降压斩波电路，可运用电力电子开关来控制电