基于降壓型PWM的DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制方案

1.設(shè)計(jì)主電路;

2.設(shè)計(jì)控制電路和保護(hù)電路;

3.計(jì)算主電路電力電子器件參數(shù);

4.繪制主電路、控制電路和保護(hù)電路電路圖;

5.繪制完整電路圖。

3.電路總體方案的設(shè)計(jì)及相關(guān)原理

電源有一種輸入，即單相220V交流電壓，設(shè)計(jì)輸入電壓變動(dòng)范圍為 20%。有一種輸出：24V直流電壓，輸出功率約為200W。交流220V經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波整流電路后得到直流電壓，送入DC-DC降壓斬波電路，控制電路提供控制信號(hào)控制IGBT的關(guān)斷，調(diào)節(jié)直流電壓的占空比，最后經(jīng)過(guò)LC濾波電路的到所需電壓。通過(guò)對(duì)輸出電壓的取樣，比較和放大，調(diào)節(jié)控制脈沖的寬度，以達(dá)到穩(wěn)壓輸出的目的。開(kāi)關(guān)電源原理框圖如下：

整流部分是利用具有單向?qū)ㄐ缘亩O管構(gòu)成橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的;濾波部分是利用電容電感器件的儲(chǔ)能效應(yīng)，構(gòu)成LC電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的;降壓部分是利用降壓斬波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制方式為脈寬調(diào)制控制(PWM)，即在控制時(shí)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖,用這些脈沖來(lái)代替正弦波或其他所需要的波形。本次設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源控制時(shí)首先保持主電路開(kāi)關(guān)元件的恒定工作周期(T=ton+toff)，再由輸出信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值來(lái)控制閉環(huán)反饋，以調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間ton，最終控制輸出電壓(或電流)的穩(wěn)定。4.主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算

4.1 主電路的設(shè)計(jì)

主電路主要完成對(duì)交流的整流濾波，對(duì)直流電壓降壓和濾波三個(gè)工作。

整流電路圖設(shè)計(jì)如下：

工作時(shí)的波形圖如下：

將整流后的得到的直流電壓送入降壓斬波電路，通過(guò)脈寬調(diào)制控制調(diào)節(jié)輸出電壓平均值，在經(jīng)過(guò)LC濾波電路是電壓穩(wěn)定。降壓斬波電路設(shè)計(jì)如下圖：

脈寬調(diào)制控制型號(hào)有IGBT驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出;RCD保護(hù)電路用以緩沖IGBT在高頻工作環(huán)境下關(guān)斷時(shí)因?yàn)檎螂娏餮杆俳档投删€路電感在器件兩端感應(yīng)出的過(guò)電壓。
工作時(shí)的波形圖如下：

4.2 主電路的參數(shù)確定

設(shè)計(jì)輸入電流為頻率50Hz的單相220V交流電，其脈沖周期為：

經(jīng)過(guò)整流后得到的是只有正半部分的正弦波幅值與輸入電壓一樣，但周期為輸入電壓一般，即