基于降壓型PWM的DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制方案

1.設(shè)計主電路;

2.設(shè)計控制電路和保護(hù)電路;

3.計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)計及相關(guān)原理

電源有一種輸入，即單相220V交流電壓，設(shè)計輸入電壓變動范圍為 20%。有一種輸出：24V直流電壓，輸出功率約為200W。交流220V經(jīng)過一個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控制IGBT的關(guān)斷，調(diào)節(jié)直流電壓的占空比，最后經(jīng)過LC濾波電路的到所需電壓。通過對輸出電壓的取樣，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)成橋式電路來實現(xiàn)的;濾波部分是利用電容電感器件的儲能效應(yīng)，構(gòu)成LC電路來實現(xiàn)的;降壓部分是利用降壓斬波電路來實現(xiàn)，控制方式為脈寬調(diào)制控制(PWM)，即在控制時對半導(dǎo)體開關(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,用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。本次設(shè)計的開關(guān)電源控制時首先保持主電路開關(guān)元件的恒定工作周期(T=ton+toff)，再由輸出信號與基準(zhǔn)信號的差值來控制閉環(huán)反饋，以調(diào)節(jié)導(dǎo)通時間ton，最終控制輸出電壓(或電流)的穩(wěn)定。4.主電路設(shè)計及參數(shù)計算

4.1 主電路的設(shè)計

主電路主要完成對交流的整流濾波，對直流電壓降壓和濾波三個工作。

整流電路圖設(shè)計如下：

工作時的波形圖如下：

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

脈寬調(diào)制控制型號有IGBT驅(qū)動電路發(fā)出;RCD保護(hù)電路用以緩沖IGBT在高頻工作環(huán)境下關(guān)斷時因為正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應(yīng)出的過電壓。
工作時的波形圖如下：

4.2 主電路的參數(shù)確定

設(shè)計輸入電流為頻率50Hz的單相220V交流電，其脈沖周期為：

經(jīng)過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