电子电力课程设计报告.doc

一、设计课题：DC/DC PWM控制电路的设计二、设计要求： 1、 设计基于PWM芯片的控制电路，包括外围电路。按照单路输出方案进行设计，开关频率设计为10KHZ；具有软启动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流控制功能。电路设计设计方案应尽可能简单、可靠。2、实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。3、设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正确性。4、扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。5、Buck电路图如下图：Buck电路图三、设计方案 本次课程设计基于PWM芯片TL494进行设计，通过查阅该芯片的相关资料，了解其各引脚功能，结合设计要求进行电路设计。首先建立最基本的电路，然后在其上面进行改进，得到进一步满足条件与实际应用的电路，根据原理图在实验板上搭建电路进行试验，得出结果进行分析验证，最后得出DC/DC PWM控制电路。四、设计原理图 如图所示为设计原理图，通过调节电位器Rp进行控制输出，从Vo端得到输出驱动电压的波形。设计原理图五、TL494各引脚功能TL494的个引脚功能图如下表TL494引脚功能表引脚号功能引脚号功能1误差放大器1的同相输入端9末极输出三极管发射极端2误差放大器1的反相输入端10末极输出三极管发射极端3输出波形控制端11末极输出三极管集电极端4死区控制信号输入端12电源供电端5振荡器外接震荡电容连接端13输出控制端6振荡器外接震荡电阻连接端14基准电压输出端7接地端15误差放大器2的反相输入端8末极输出三极管集电极端16误差放大器2的同相输入端六、各部分功能及工作原理首先设计其振荡电路，根据振荡公式f=1.1/（R3XC2）=10Khz，取R3=1K,则电容C2=0.1uF；然后，将同样大小的电容电阻串联并加以电压接地后，在电容电阻中间引出一根信号线作为第四脚的输入端，作为死区控制信号的输入。接着，通过示波器测量振荡电路的波形如图所示: 震荡电路波形图 根据实验所测得的波形图及TL494芯片的内部结构, 可得振荡电路的峰值为2.88V，若要对其输出波形进行控制，则在第三脚接入的电压需小于2.88-0.7=2.18V，即第三脚输入电压变化范围约为0-2.2V。如原理图所示，将1K电阻与1-10K电位器按照如原理图所示方式进行串联即可得到0-2.2V范围内变化的电压，从而得到应有的波形。 最后，将末级三极管的集电极接电源，发射极通过1K电阻接地，即可得到如下图所示的方波信号：输出驱动波形图1、输出电压为20V至60功能的实现 要想使得Buck电路的输出在20V至60V间变化 ，则根据其电压转换公式： Uo = Ui 得其驱动波形占空比变化范围为0.2-0.6。根据 公式：5/（1+Rp）=2.2x（1-） 可得： 当=0.2时，可算得Rp的阻值大小为1.84K。当=0.6时，可算得Rp的阻值大小为4.68K。因此，如果要获得20V至60的输出电压，Rp的调节范围在1.84K至4.68K之间。当分别取不同值时，输出驱动波形如下图所示： =0.2时的驱动波形 =0.6时的驱动波形2、当Zl短路或者Zmax=5A的控制当Buck电路的Zl短路时,电流过高会造成器件的损害或者烧毁，此时必须对驱动电路的加以控制，使得在这种情况下的电压输出为0V，从而保护电路。要使输出电压输出为0V，则TL494输出的驱动脉冲为0。此时，通过电流传感器将由于短路形成的大电流转化成芯片第三引脚输入电势的最大值（2.2V或者大于2.2V），这样所得的输出驱动波形为0，使得Buck电路的输出为0。当第三引脚输入电势为2.2V时，第三脚输入电位值为2.2V，则流经R1电流大小：I1 =U/ R1=2.2mA 则，通过电流传感器作用，引入反馈回路，使得流经R1的电流值大于等于2.2mA,从而使得驱动电路输出为0。 3、Ui=80 120V且保持Uo=50V的控制 当Buck电路的Ui的输入值大小在80V至120V间变化时，需将电路输出稳定在50。根据变换公式： Uo = Ui 可得占空比的变化范围为0.417-0.625。由第三脚电位公式 ：U=2.2(1-) 可得当=0.417时，可算得流经R1电流大小为1.28 mA当=0.625时，可算得流经R1电流大小为0.825 mA因此，在输入端电压变化时，要想获得输出电压稳定为50V，则通过电压传感器的作用，引入反馈回路，调节流经R1的电流值，使之在0.825 mA -1.28 mA间变化，即可将电压输出稳定在50V。七、设计体会及建议 这次的电力电子技术课程设计，是基于TL494芯片来设计PWM的控制电路。结合设计要求，首先要自己搭建电路进行实验，通过不断地调试及修改，最终得到正确的驱动电路和波形，要充分结合理论与实际，把平时学到的知识运用到实际中。这次的课程设计用到了数字电路中学到的器件管脚知识，以及如何搭建正确的电路，测试合理的测试点，这样才能得到正确的波形。 通过这次的课程设计，