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开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。
近年来，随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展，新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。
该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源，利用MOSFET 管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：直流，降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误！未定义书签。
1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误！未定义书签。
1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误！未定义书签。
2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误！未定义书签。
3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误！未定义书签。
3.1 TL494控制芯片................................................ 错误！未定义书签。
DC-DC变换器的设计方案一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC 的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输入电压U=220VDC，输出电压u=600VDC。
2、输出额定电流|;:=2.5A，最大输出电流Iomax=3Ao3、当输入山在小范围内变化时，电压调整率SV W2%（在匕=2.5A时）。
4、当|<在小范围你变化时，负载调整率SI W5%（在||=220VDC时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率n±90%o6、输出噪声纹波电压峰-峰值U t）pp<1V（在Ui=220VDC,u=600VDC,［（=2・5A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A o8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的整体设计方案主电路图1DC-DC变换器整体电路图如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。
控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为DC600V降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图2(a )DC-DC变换器主电路图2(b )DC-DC 变换器主电路图2(a )是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1(b )是用matlab 模拟主电路 DC220V出的升压式DC-DC变换器的主电路图。
RCC方式电源变压器设计计算方法在RCC设计中,一般先设定工作频率,如为50K,然後设定工作DUTY在90V入力,最大输出时为假设设计一功率为12V/1A1. 最大输出电流为定格电流的~倍,取倍.2. 出力电力Pout =Vout × Iout = 12V×1.3A =3. 入力电力Pin = Pout/∩=(RCC效率∩一般设在65%~75% , 取70%)4. 入力平均电流Iin=Pin/Vdc(INmin)=85*=( Vin(DCmin) = Vac(Inmin)×5. T=1/swF=1/50K=20uS Ton=Toff=10uS6. Ipk=Iin入力平均电流*2/DUTY=*2/=7. 一次侧电感量Lp=Vin(DCmin)*Ton/Ipk=102*10/=1159uH 取1160uH8. 选择磁芯,根据磁芯规格,选择EI28. Ae=0.85CM^2 动作磁通=2000~2800取2000(当然,这是很保守的作法)9.Np=Ipk*Lp*K/Ae*▲Bm=*1160*100)/*200 0)=60Ts10. Ns=(Vout+Vf)*Np/Vin(DCmin)= 取8Ts11. 辅助电压取5V(电晶体) 如功率管使用MOSFET则应设为11V12. Vin(DCmin)/Np=Vb/Nb----Nb= 取3Ts 故变压器的构造如下:Lp=1160uHNp=60TsNs=7TsNb=3Ts以上采用三明治绕法:三明治绕法详解:所谓三明治就是夹层绕法,因结构如同三明治一样,所以叫三明治绕法.通常会有两种绕法:1. 一次侧平均法,就是a.最底层绕上一半的圈数,b.然後再绕二次侧,c.再绕一次侧的另一半.d.再绕Vcc.最常用的做法还会在二次侧上下两层各加一铜箔或绕线屏蔽.在小功率上会起到Y电容的效果,所以说在小功率上有些人说可以不用Y电容,其实在整体成本上没有太大的差别.2. 屏蔽绕法, 就是a.最底层绕上与二次相同的圈数,b.然後再绕二次侧,c.再绕一次侧的其它圈数.d.再绕Vcc.这种方式很少加屏蔽.当然还有很多种不同的配对方式.但基本原理是一样的.三明治的真正用意就是减小漏感,人为的在一次与二次之间加上一个寄生电容.用三明治绕法不可以短路为什么(短路指输出短路保护) 设计参数选取有问题。
TL494降压开关电源的设计一、设计任务及要求：1、掌握TL494主要性能参数、端子功能、工作原理及典型应用2、掌握DC—DC降压型开关电源原理，掌握电路布线及焊接。
主要技术指标：设计要求：1直流输入：0—30v，电压变化范围为+15%～-20%；2输出电压：5v—30v连续可调，最大输出电流1.5A二、DC—DC变换器buck线路（降压电路）的原理图如图1所示，降压线路的基本特征为：输出电压低于输入电压，输出电流为连续的，输入电流是脉动的。
图1S为开关管，D为续流二极管，当给S一个高电平使得开关管导通，输入电源对电感，电容充电，同时向负载供电。
当给S一个低电平时使得开关管关断，负载电流经二极管续流。
改变开关管的占空比即能改变输出的平均电压。
三、TL494中文资料及应用电路TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494主要特征集成了全部的脉宽调制电路。
片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。
内置误差放大器。
内止5V参考基准电压源。
可调整死区时间。
内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。
推或拉两种输出方式。
TL494引脚图TL494工作原理简述TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
四、电路设计输出为5V的电源电路：电路分析：50u/50v是滤波电容对输入电源滤波，47欧的电阻主要是当8和11引脚输出高电平时不足以驱动大功率三极管，通过47欧电阻来上拉高电平，将高电平拉高驱动三极管，当三极管导通以后就铅位到三极管基极和发射极的管压降。
8和11引脚处的150欧电阻是限流电阻。
2和3引脚处连接成PI 调节器，提高精度，增加电路的稳定性。
开关电源设计及MATLAB仿真胡志健学号21411300设计要求:（1）输⼊24V，输出18V,10A，开关频率为50kHz;（2）画出电路原理图,计算所⽤的元器件参数；（3）画出仿真波形图(PWM和主回路关键波形)，开环闭环都可。
根据要求，需要设计⼀个降压电路。
Buck电路是⼀个降压斩波器，降压变换器的输出电压平均值U o总是⼩于输出电压U d，通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波器电感L和电容C的数值。
1主电路设计参数说明:(1) 输⼊直流电压:V in=24V;1(2) 输出电压:V o=18V;(3) 输出电流:I N=10A;(4) 开关频率:f s=50kHz;(5)Buck主电路⼆极管的通态压降V D=0.5V，电感中的电阻压降V L=0.1V，开关管导通压降V on=0.5V,滤波电容C和电阻R C的乘积为75µΩ·F。
根据以上对元器件参数分析设计主电路，如上所⽰。
1.1滤波电容的设计因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR有关，R c=V rr∆i L=V rr0.2I N(1)电解电容⽣产⼚商很少给出ESR,但C与RC的乘积趋于常数，约为50∼80µΩ·F。
在本课题中取为75µΩ·F，由公式可得R C=25mΩ,C=3000µF。
1.2滤波电感的设计根据电路知识，可以列出开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压⽅程。
如下所⽰:V in−V o−V L−V ON=L∆i L/T ON(2)V o+V L+V D=L∆i L/T OF F(3)T off+T on=1/f s(4)假设⼆极管的通态压降为V D=0.5V，电感中的电阻压降为V L=0.1V，开关管导通压降为V ON=0.5V。
利⽤T on+T off=1/f s，可得T on=15.5µs，代⼊(2)式可算得L=8.37µH。
开关电源功率变换器拓扑与设计1. 开关电源的基本概念说到开关电源，可能很多人会想：“这玩意儿是啥？”别急，让我来给你唠叨唠叨。
简单来说，开关电源就是一种把交流电（咱们家里插座里的电）转换成直流电（电子设备需要的电）的小家伙。
它就像一个高效的“电力魔法师”，能把电压调高调低，甚至能把功率变换得流畅自如。
想象一下，你家冰箱、电视机、甚至手机充电器，都是它的“铁杆粉丝”。
开关电源的出现，简直就是电子设备的“救星”，大大提高了设备的效率，还减少了能耗，真是天上掉下来的“福星”。
1.1 开关电源的工作原理那它是怎么做到这一点的呢？哦，话说这就得从它的工作原理讲起。
开关电源的核心在于“开关”两个字，没错，就是那种一开一关的开关。
它通过快速地开关电路，来控制电流的流动。
想象一下，一群小电流在电线上跳舞，开关就像一个指挥家，挥挥手，电流们就跟着节奏一起起舞。
开关电源通过这种“舞蹈”，把输入电压转变为我们想要的输出电压。
简单点说，就是通过调节开关的频率和占空比，来达到我们所需的功率转换。
1.2 开关电源的种类开关电源可不是只有一种类型哦！它有好几种不同的“身世”。
比如说，有的叫“降压型”，就像你在商场打折一样，把高价压得低低的；而“升压型”则相反，能把低价推得高高的。
再有就是“升降压型”，这可是个灵活的小家伙，可以随心所欲地调节。
每种类型都有各自的“拿手绝活”，适用于不同的场景，就像不同的调味料能让一道菜变得鲜美。
2. 开关电源的设计2.1 设计原则设计开关电源可不是随便捏个饺子那么简单哦！要考虑的因素可多着呢。
首先是效率，大家都知道，越省电越好。
开关电源的效率一般都能达到80%以上，甚至90%！这可是电源界的“高分考生”啊。
其次是稳压能力，稳得住才靠谱，输出电压要稳定，不能时高时低，要不然电器可受不了。
2.2 设计步骤接下来就是设计的步骤了，首先得选定一个合适的拓扑结构。
拓扑就像是开关电源的“骨架”，决定了它的基本性能。
