电力电子课程设计直流开关稳压电源设计

1、电子科学与技术课程设计报告课题：直流开关稳压电源设计专业电气工程及其自动化班级2011级三班姓名刘文学号201114240314指导教师口期一、设计任务及要求3二、总设计流程图3三、降压型电路工作原理（主电路）31、降压斩波电路2、参数的选取四、控制电路的核心（at89c51） 5五、驱动电路核心芯片（ir2110） 6六、总电路图8七、设计小结9八、附录9一、设计任务及要求设计一款降压型pwm dc-dc开关稳压电源，设计参数如下:1、给定输入电压10v,输入功率20w,要求输出电压5v2、设计主电路3、设计控制电路和驱动电路4、计算主电路电力电子器件参数5、绘制主电路、控制电路和驱动电路电

2、路图6、绘制完整电路图二、总设计流程图控制电路牛成驱动电路主电路pwm脉冲放大三、降压型电路工作原理（主电路）1、降压型dc-dc开关电源原理简介将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为dc-dc交换，完成这一变换的电路称为dc-dc转换器。 根据输入电路与输出电路的关系，dc-dc转换器可分为非隔离 式dc-dc转换器和隔离式dc-dc转换器。降压型dc-dc开关电 源属于非隔离式的。降压烈dc-dc转换器主电路图如下：uin-ezkvd电漓iouo其中，功率igbt为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路 决定，/二罟l和c为滤波元件。驱动vt导通时，负载电压uo二uin

3、, 负载电流to按指数上升;控制vt关断时，二极管vd可保持输出电流 连续，所以通常称为续流二极管。负载电流经二极管vd续流，负载 电压u。近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续 且脉动小，通常串联l值较大的电感。至一个周期t结束，在驱动 vt导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载屯流在一 个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为u（、=e = e = ae% +1 砒t式中，ton为vt处于导通的时间，toff为vt处于关断的时间;t 为开关管控制信号的周期，即ton+toff; a为开关管导通时间与控制 信号周期之比，通常称为控制信号的占空比。从该式可以看出，占

4、空比最大为1,若减小占空比，该电路输出电压总是低于输入电压， 因此将其称为降压型dc-dc转换器。负载电流的平均值为r若负载中电感值较小，则在vt管断后，负载电流会在一个周期内衰减为零，出现负载电流断续的情况。因此有降压dc-dc开关电源有非连续电流模式(dcm)和连续电流模式(ccm)两种工作模式。波形图如下所示：在此次设计中，输出电压少二5v,输入电压e二10v,所以占空比uo 5v 1zy 为：m。2、参数的选取：a、电感l的选择这里我们选取的1gbt的开关频率f=10khz50khz 开关的周期 t二 1/f二 1/50khz二20us; 占空比 a 二uo/ui二5v/10v二 1/

5、2二0. 5; 一个周期处在10v电压的时间ton二at二0. 5x20us-10us： 在ton时间内，纹波电流di二10%* 2a二0. 2a,纹波电流控制在±5% 以内； 在ton吋间内，储能电感l两端压降二10v-5v二5v; 根据电感计算公式l二v*dt/di可以得到，在 ton 时间内,l二u*ton/di=5v*10us/0 2a二250uh; 在实际应用屮，往往取理论值的15倍，所以估算电感值：l二 1. 5*250uh二375uh,所以 l>375uh这里选取l二2. 436mh.b、电容c的选择从降压型开关稳压电源的工作原理可见，输出滤波电容c的选择直 接关

6、系着开关稳压电源输出电压中纹波电压分量的大小。在设计 降压型开关稳压电源时，输出滤波电容c的容量主要根据对稳压电源 输出纹波电压的耍求来定。这里选取c=300uf四、控制电路的核心（at89c51）单片机简介：单机片是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需 要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本。单片机是靠程序的，并且 可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一 些功能，这里利用单片机89c51生成占空比为50%的pwm波（相应程 序见附录），基木接线图如下：五、驱动电路核心芯片(ir2110)1、ir2110简介:ir2110内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移

7、及输出保护。 根据ir2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端 悬浮自举电源的设计，可以大大减少驱动电源的数目，即一组电源即 可实现对上下端的控制。ir2110可按如下方式接线:12 vjlqltiid w 尸vddvbiunhosdvslinccvsslonccom13ir2h2irfmo*ilttj¥imwjrf5j0这里利用ir2110的功率放大作用，将单片机生成的pwm波进行放大后，再发送给主电路的控制开关igbt,基木接线图如下：六、总电路图结合所有电路模块，可画出总电路图如下:忖相和肛曲 丫 - -g-i|證 blllla 3g 5呂涪瀏wmjpwmw爭(nr£f50%)-digiia- osci-oscopele<e-posmoncrn_=ec七、设计小结经过三周的电力电子课程设计，我对buck电路又有了新的了解。 以前只是理论上的了解了一下buck电路的一些基本原理。经过这一 次的课程设计。我基本掌握了 51单片机控制的buck dc/dc降压型变 换器的电路工作原理及整体电路的工作过程。同时，也对单片机89c51 和ir2110芯片的内部电路的原理有了一定的了解。八、附录单片机内部程序如下：/利用延时函数产生频率为lkhz,占空比为1:2的pwm方波 #includc<rcg51. h/头文件 sbit outp