buck变换器设计任务书

BUCK变换器设计报告一、BUCK变换器原理降压变换器（Buck Converter）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。

它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。

它主要用于直流稳压电源。

二、BUCK主电路参数计算及器件选择1、BUCK变换器的设计方法利用MATLAB和PSPICE对设计电路进行设计，根据设计指标选取合适的主电路及主电路元件参数，建立仿真模型，并进行变换器开环性能的仿真，再选取合适的闭环控制器进行闭环控制系统的设计，比较开环闭环仿真模型的超调量、调节时间等，选取性能优良的模型进行电路搭建。

2、主电路的设计指标输入电压：标称直流48V，范围43~53V输出电压：直流24V，5A输出电压纹波：100mV电流纹波：0.25A开关频率：250kHz相位裕量：60°幅值裕量：10dB3、BUCK主电路主电路的相关参数：1=4×10-6s开关周期：T S=s f占空比：当输入电压为43V时，D max=0.55814当输入电压为53V时，D min=0.45283输出电压：V O =24V 输出电流I O =5A 纹波电流：Δi L =0.25A 纹波电压：ΔV L =100mV电感量计算：由Δi L =2Lv -V o max -in DT S 得：L=Lo max -in i 2v -V ΔD min T S=25.022453⨯-×0.4528×4×10-6=1.05×10-4H电容量计算：由ΔV L =Ci L8ΔT S 得：C=LL V 8i ΔΔT S =1.0825.0⨯×4×10-6=1.25×10-6F 而实际中，考虑到能量存储以及输入和负载变化的影响，C 的取值一般要大于该计算值，故取值为120μF 。

实际中，电解电容一般都具有等效串联电阻，因此在选择的过程中要注意此电阻的大小对系统性能的影响。

BUCK变换器设计1设计目的及解决方案1.1问题的提出此次设计的目的是针对给定的特定题目要求，设计一个BUCK变换器DC/DC变换器，使其实现输入电压为DC 28V±10%时，输出电压为DC 12V，输出电流为2A，电压纹波为1％。

1.2设计方案此次设计主要是针对BUCK变换器的主电路进行设计,所选择的全控型器件为P-MOSFET.查阅相关资料，可以使用以脉宽调制器SG3525芯片为主的控制电路来产生PWM控制信号，从而来控制P—MOSFET的通断.然后通过设计以IR2110为主芯片的驱动电路对P-MOSFET进行驱动，电路需要使用两个输出电压恒定为15V的电源来驱动两个芯片工作。

图1。

1 总电路原理框图同时采用电压闭环,将输出电压进行分压处理后将其反馈给控制端，由输出电压与载波信号比较产生PWM信号，达到负反馈稳定控制的目的，得到电路的原理框图1.1所示.2.电路基本结构及降压原理2.1电路基本结构下图1.2所示为BUCK型DC/DC变换器的基本结构，此电路主要由虚线框内的全控性开关管T和续流二极管D以及输出滤波电路LC构成。

对开关管T进行周期性的通、断控制，便能将直流电源的输入电压Vs变换成为电压Vo输出给负载。

图2。

1 Buck变换器的电路结构2.2电路降压原理在一个开关周期T s期间对开关管T施加如图1.1（b）所示的驱动信号V G，在T on期间，V G〉0,开关管T处于通态，若忽略其饱和压降，输出电压Uo等于输入电压；在Toff期间，V G=0，开关管T处于断态，若忽略开关管的漏电流，输出电压为0。

开关管T导通时间与周期T s的比值称为占空比D，即D=T on/T s。

因此Vo=DVs，所以可以通过调节占空比D的大小，便可调节输出直流电压的大小，从而也就达到了降压的目的。

3 BUCK 变换器参数设计3.1 Buck 变换器性能指标输入电压:V in =DC 28V ±10%；输出性能：V out =DC 12V 、I o =2A ；Iout=0.1A 时，电感电流临界连续。

目录1 Buck变换器技术........................................................................................................................... - 1 -1.1 Buck变换器基本工作原理............................................................................................... - 1 -1.2 Buck变换器工作模态分析............................................................................................... - 2 -1。

3 Buck变化器外特性........................................................................................................ - 3 -2 Buck变换器参数设计.................................................................................................................. - 5 -2.1 Buck变换器性能指标....................................................................................................... - 5 -2。

2 Buck变换器主电路设计................................................................................................ - 5 -2.2。

电力电子技术课程设计任务书1．题目一个Buck变换器的设计2．任务设计一个Buck变换器，已知V1=24V±10%，V2=18V，I0=0～1A。

要求如下：1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1，写出参数选取原则和计算公式；2）编写仿真文件，给出仿真结果并进行结果分析；3）课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。

3．说明仿真软件采用PSIM，免费试用程序及其说明书见附件。

1．题目一个Boost变换器的设计2．任务设计一个Boost变换器，已知V1=24V±10%，V2=36V，I0=0～1A。

要求如下：1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1，写出参数选取原则和计算公式；2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（2）V2与I O的相图（即V2为X坐标；I O为Y坐标）；（3）对V2与I O进行纹波分析；（4）改变R1，观察V2与I O的相图变化。

3）课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。

3．说明仿真软件采用PSIM，免费试用程序及其说明书见附件。

1．题目一个Buck-Boost变换器的设计2．任务设计一个Buck-Boost变换器，已知V1=24V，V2=24V，I0=1A。

要求如下：1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1，写出参数选取原则和计算公式；2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（2）V2与I O的相图（即V2为X坐标；I O为Y坐标）；（3）对V2与I O进行纹波分析；（4）改变R1，观察V2与I O的相图变化。

3）课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。

BUCK变换器设计报告——电力电子装置及应用课程设计1 设计指标及要求1.1设计指标•输入电压标称直流48V 范围：43V~53V•输出电压：直流24V•输出电流：直流5A•输出电压纹波：100mV•电流纹波：0.25A•开关频率：250kHz•相位裕量：60•幅值裕量：10dB1.2 设计要求•计算主回路的电感和电容值•开关器件选用MOSFET, 计算其电压和电流定额•设计控制器结构和参数•画出整个电路, 给出仿真结果2 BUCK主电路各参数计算图1 利用matlab搭建的BUCK主电路Mosfet2在0.01s时导通，使得负载电阻由9.6变为4.8，也就是说负载由半载到满载，稳态时负载电流上升一倍，负载电压不变，这两种状态的转换的过程的表征系统的性能指标。

2.1 电感值计算当时，，D=0.558 , 求得当时，，D=0.5 , 求得当时，，D=0.453，求得所以，取2.2 电容值的计算代入，得，由于考虑实际中能量存储以及输入和负载变化，一般取C大于该值，取2.3 开关器件电压电流计算2.4 开传递函数的确定其中故开环传递函数为3 系统开环性能3.1 开环传递函数的阶跃响应由MATLAB可以作出系统的开环函数的单位阶跃响应，如下图所示由图可知，系统振荡时间较长，在5ms之后才可以达到稳定值，超调量为66.67%，需要增加校正装置进行校正。

3.2 系统开环输出电压电压、电流响应由MATLAB simulink作出的系统的输出电压、电流响应如下图所示图2 开环电压、电流响应在0.01s时负载由9.6变为4.8，电压振荡后不变，电流增大一倍。

由图可知电压超调量达到70%，电流超调量达到75%。

图3负载变化时电流响应图4负载变化时点响应图3 电流纹波图4 电压纹波电流纹波约为0.002A，电压纹波为0.01V，符合设计的要求，由于器件本身的压降损耗等因素，电压稳态值不等于24V，电流的稳态值也不等于5A。

BUCK变换器的研究与设计课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目：BUCK变换器的研究与设计初始条件：输入电压：20~30V，输出电压：0-15V，输出负载电流：0.1~1A，工作频率：30KHz，采用降压斩波主电路。

要求完成的主要任务：1. 直流供电电源设计。

2. 降压斩波主电路设计（包括电路结构形式，全控型器件的选择）并讨论主电路的工作原理。

3.脉宽调制电路（如SG3525集成PWM控制器）及驱动电路设计。

4. 分析PWM控制原理及波形。

5.提供电路图纸至少一张。

课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。

应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。

2013 年 6 月引言 (4)第一章设计要求 (5)1.1 课程设计要求 (5)1.2 方案确定 (5)第二章直流稳压电源的设计 (6)2.1设计要求 (6)2.2直流稳压电源原理描述 (6)2.3设计步骤及电路元件选择 (8)第三章Buck变换器设计 (9)3.1 Buck变换器基本工作原理 (9)3.2 Buck变换器工作模态分析 (10)3.3 Buck变换器参数设计 (11)3.3.1 Buck变换器性能指标 (11)3.3.2 Buck变换器主电路设计 (11)第四章控制电路设计 (12)4.1 控制电路原理 (12)4.2 电路设计 (13)4.3 PWM控制原理与波形 (14)课程设计总结 (15)参考文献 (16)附图 (17)引言随着电力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。

电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。

开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。

伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。

开关电源分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC 变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。

课题三：降压型（BUCK）DC-DC电路的设计与制作姓名：学号：得分：一、实验目的1). 学习和了解DC-DC变换电路的特点；2). 掌握降压型（BUCK）DC-DC电路的结构和工作原理；3). 熟悉强、弱电电路的隔离应用；4). 培养电子电路的设计能力和基本应用技能。

二、课题任务1）设计参数要求：=12V；① DC-DC主电路输入电压VI②输出电压: V=5V；O=1A；③输出电流：IO④输出电压纹波峰-峰值 V≤50mV，即纹波≤1%；pp=5W。

⑤额定输出功率PO2）PWM驱动信号：=20kHz；① PWM驱动信号频率fS② PWM驱动信号占空比可调；3）驱动电路：驱动电路应为单端输入、双端浮地输出。

5）撰写完整的实习报告。

三、实验原理BUCK电路就是降压电路，开关S闭合的时候，VD二极管承受负压关断，电感充电，电流正向流动，电流值呈现指数上升趋势。

开关S断开的时候，VD 二极管起续流作用，电感开始放电，电流逐渐下降，通过负载和二极管回到电感另外一端，短暂供电。

这样电压就能降低。

实际使用的时候，S开关是通过MOSFE 或者IGBT实现的，输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。

开关电源总的来分有隔离型和非隔离型电路。

所谓非隔离型电路是根据电路形式的不同，可以分为降压型buck电路、升压Boost型电路、升降压Buck-Boost 型电路、Cuk型丘克电路、Sepic型电路、Zeta型电路。

我们这里主要分析降压型DC-DC转换器的工作原理，Buck电路如图1所示。

图中功率MOSFET为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定;L和C为滤波元件;开关截止时，二极管VD可保持输出电流连续，所以通常称为续流二极管。

控制电路输出信号使开关管VT导通时，滤波电感L中的电流逐渐增加，因此贮能也逐渐增大，电容器C开始充电。

忽略MOSFET的导通压降，MOSFET源极电压应为Uin。

图1 降压变换器原理图当施加输入直流电压Ui后，降压型电路需经过一段较短时间的暂态过程，才能进入到稳定工作状态。

皖西学院本科毕业论文（设计）任务书系别：材料与化工学院专业：物理学学生姓名张斌学号2010010487 毕业论文（设计）题目：三电平Buck变换器的设计毕业论文（设计）内容：三电平变换器，具有降低开关管电压应力、减小输入输出滤波器等优点，适用于高输入/输出电压的功率变换场合,Buck变换器电路可分为三个部分电路块。

分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。

主电路模块，由MOSFET的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。

的大小。

控制电路模块，可用SG3525来控制MOSFET的开通与关断。

驱动电路模块，用来驱动MOSFET。

毕业论文（设计）要求及应完成的工作：1.电路功能介绍1、电路由主电路与控制电路组成：主电路主要环节：整流电路及保护电路；控制电路主要环节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。

2、主电路电力电子开关器件采用晶闸管、IGBT或MOSFET。

3、系统具有完善的保护4、系统总体方案确定5、主电路设计与分析1）确定主电路方案2）主电路元器件的计算及选型6、控制电路设计与分析1).功能单元电路设计2).触发电路设计3).控制电路参数确定进度安排毕业论文（设计）各阶段名称起止日期1 广泛资料收集、阅读参考文献2012.12—2013.012 系统分析、方案设计、撰写开题报告2013.02—2013.033 设计电路，撰写初稿、中期检查2013.04—2013.054 选择参数、调试、论文修改2013.05—2013.065 论文答辩、总结、材料整理归档2013.06—2013.06应收集的资料、主要参考文献及实习地点：1. 石玉栗书贤．电力电子技术题例与电路设计指导．机械工业出版社，1998 2．王兆安黄俊．电力电子技术（第4版）．机械工业出版社，20003．浣喜明姚为正．电力电子技术．高等教育出版社，20004．莫正康．电力电子技术应用（第3版）．机械工业出版社，20005．郑琼林．耿学文．电力电子电路精选．机械工业出版社，19966．刘定建，朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，19967．刘祖润胡俊达．毕业设计指导．机械工业出版社，1995。

BUCK变换器课程教学内容设计本科教学建设与改革项目资助：面向电动车辆工程方向的自动化专业人才培养模式研究与探讨，项目编号：JX201603-1.G712；TM46（续26期）（四）三种工况分析1.临界状态临界状态时：，；临界电感为：2.电流工作状态当电感的电感量时，电流断续；当电感的电感量时，电流连续；3.电容量大小计算临界状态时：电容元件的充电电流的平均值为：；电容元件两端电压的变化量：；其中，故：如果电容电压的波动量为：，此时输出电容的最小值为：；（五）实际使用时经常出现的问题分析1.MOSFET驱动信号控制BUCK变换器的MOSFET的源极是快速二极管的阴极，因此?动电路的地与主回路的地信号必须隔离，否则将造成电路短路，具体实现方式有以下三种方式：（1）驱动电路的电源采用隔离电源方式图4 采用独立电源形式驱动电路图5 基于IR2117S的驱动电路脉冲信号经过光耦隔离以后，再经过驱动芯片以后驱动MOSFET，其中PWM3信号接到MOSFET的栅极，隔离光耦以后的地位GND3，GND3接到MOSFET 的源极，驱动芯片的电源由隔离电源U3提供，U3输入电源和输出电源的地是隔离地信号。

（2）采用具有自举功能的驱动芯片驱动采用带有自举功能的驱动芯片驱动MOSFET，该类型最典型的芯片是IR系列的驱动芯片，比如单管驱动芯片IR2117S，其典型应用电路如图5所示。

（3）采用脉冲变压器隔离驱动方式该驱动方式在论文《全控型器件驱动技术工程教学内容设计》一文中有较为详细的描述。

2.电感发热一般来说在BUCK变换器中，电感发热的原因主要有以下两种，一是线圈发热，主要是线圈的电阻产生损耗，优化措施时增大线径，如果电流信号的频率达到几十K以上，此时采用多股细铜线进行并联，比如利兹线；二是铁芯发热，应该采用高频导磁能力强和抗饱和能力强的铁芯材料。

对于大电流的情况，通常我们采用铜带或者将两个铁芯叠在一起绕制线圈，增大线圈的过流能力和抗饱和能力。

电力电子技术课程设计题目Buck变换器设计学院专业自动化年级2008级学号姓名同组人指导教师成绩2010年7月目录1、引言 (3)2、设计要求 (3)3、设计原理 (3)3.1、SG3525工作原理 (3)3.2、降压斩波电路工作原理 (5)3.3、超前-滞后校正器原理 (6)4、Buck变换器的设计.............................. .74.1、控制回路的设计 (7)4.1.1 控制回路接线、焊接电路 (7)4.1.2 检测控制回路的输出波形 (7)4.1.3 遇到问题及解决方法 (7)4.2、主回路的设计 (8)4.2.1 主回路参数的计算 (8)4.2.2 控制回路的接线、焊接 (8)4.2.3 控制回路的观测、调试、记录数据 (9)4.2.4 遇到的问题以及解决方法 (9)4.3、超前-滞后校正系统 (9)4.3.1 校正器的参数计算 (12)4.3.2 校正器的接线、焊接 (13)4.3.3 闭环回路的检测及调试 (13)4.3.4 遇到的问题及解决方法 (13)5、总结 (13)5.1 实践经验 (13)5.2 心得体会 (13)参考文献 (14)附录Buck变换器设计1 引言通常我们所用的电力有交流和直流两种。

从公共电网中得到的电力是交流，从蓄电池中得到的是电力是直流。

从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。

降压斩波电路（Buck Chopper）是直流斩波电路（DC Chopper）的一种，根据它设计可得到的Buck变换器显而易见就是一种DC-DC的电压变换器。

很据课题要求，要求设计一个闭环的Buck变换器系统。

该系统主要由三部分构成：一是控制回路，由SG3525芯片组成的PWM脉冲发生器构成；二是主回路，包括电阻、电感、电容等器件；三是一个超前滞后校正器，使得输出的电压保持稳定。

计算所设计的主电路和超前滞后校正器的参数电阻、电感、电容等的值是多少，选择适当的器件，按照原理图进行布线焊接，并分别在控制回路，主电路，和超前滞后校正器焊接好之后对其进行检测，检测是否达到达到闭环控制的要求。