buck電路設(shè)計(jì)和推挽電路設(shè)計(jì)

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1、高頻電力電子大作業(yè)設(shè)計(jì)一個40~60VDC輸入，5VDC(20A)直流變換器設(shè)計(jì)要求：1采用buck和push-pull各一方案，fs=100KHZ2選擇主電路器件（半導(dǎo)體，磁性元件，保護(hù)電路）3比較計(jì)算倆種方案的損耗4用傳遞函數(shù)形式設(shè)計(jì)出控制環(huán)，選擇平均電流控制，要有完整模型分析以上設(shè)計(jì)要有計(jì)算，仿真等過程本次作業(yè)在十八周周四前交,交打印稿。第一部分BUCK電路設(shè)計(jì)一主電路如下圖１　　Mosfet的選擇功率管承受的最高電壓=60+0.7=60.7考慮安全裕量，選擇NTB52N10２　二極管的選擇考慮安全裕量，選擇MBR30100，耐壓100V，通態(tài)電流30A。３電感的

2、設(shè)計(jì)（1）續(xù)流階段，電感倆端電壓U=5+0.6=5.6根據(jù)額定電流及計(jì)算所得的電感值和《開關(guān)電源設(shè)計(jì)第三版》圖7.26所示曲線圖求磁心所需的ＡＰ值，可得AP值大約為0.68，故選擇磁心型號E2627，，其AP值為0.7，最接近，此磁心各相關(guān)數(shù)據(jù)如下：磁芯比例31/9cm磁芯截面積Ae=0.83窗口面積Awb=0.85ＡＰ值=0.7均磁路長度MPL=6.2cm每匝的平均長度ＭＬＴ＝4.6ｃｍ磁芯體積　5.1（2）計(jì)算最小匝數(shù)（3）計(jì)算磁芯氣隙氣隙長度（忽略邊緣的影響）其中為總氣隙長度，，為1（空氣的相對磁導(dǎo)率），N為匝數(shù)，Ae為有效截面積，L為電感量。（4）確定最佳線徑根

3、據(jù)《開關(guān)電源設(shè)計(jì)》圖7.28，由磁芯的面積乘積和匝數(shù)可知，線徑在20AWG到22AWG之間（5）計(jì)算最佳線徑其中d為線的直徑，Aw為總的繞線窗口面積，Ku為繞組填充系數(shù)本題中，Ku=0.6（圓導(dǎo)線）（根據(jù)表7.9選擇22AWG）（6）計(jì)算繞組電阻繞線的總長度=MLTN=4.6*90=414cm由《開關(guān)電源設(shè)計(jì)》表7.9可知，在20攝氏度到100攝氏度時(shí)22ＡＷＧ線的電導(dǎo)率分別是0.530.78，所以本題中總繞線電阻為219－322之間（7）確定功率損耗功率損耗Ｐ＝電流為２０Ａ，可知，功率損耗在５０．４——６７．６Ｗ之間。４　輸出電容的設(shè)計(jì)在很大范圍內(nèi)不同電壓等級不同容值

4、的常用電解電容，其值近似為常數(shù)，為５０－８０，設(shè)輸出電壓紋波峰峰值＝０．０５Ｖ，則＝／＝０．０５／７．５＝０．００６７＝６０＊／０．００６７＝８．９ｕＦ二控制電路設(shè)計(jì)1電流環(huán)的設(shè)計(jì)在整個環(huán)路設(shè)計(jì)中，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)，電壓環(huán)為外環(huán)，因?yàn)橄到y(tǒng)的開關(guān)頻率為100KHZ，為了避免開關(guān)頻率對控制環(huán)路的影響，穿越頻率必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率，在一般的開關(guān)電源中，都小于開關(guān)頻率的1/10，此處設(shè)置為開關(guān)頻率的1/10，即10KHZ，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)由系統(tǒng)框圖可以得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)式中，=5V，,L=6.5u，K1=1/100,,S=jw，帶入上式，當(dāng)fci=10KHZ時(shí)，，令補(bǔ)償零點(diǎn)角頻

5、率在W1=1/R2C1在fci/2處，即w1=R2C1=5KHZ,經(jīng)計(jì)算得R1C1=３．１４*，R2C1=2*，令R1=1K，R2=６３K,C1=1nf,將這些值代如開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)乃奎斯特環(huán)路穩(wěn)定性判據(jù)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。1電壓環(huán)的設(shè)計(jì)在電壓環(huán)設(shè)計(jì)中，電流環(huán)可視為控制對象的一個單元環(huán)節(jié)，因此先求取電流控制環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，由式（5）得，其閉環(huán)傳函為可得整個系統(tǒng)回路的系統(tǒng)框圖如下，式中Vref為給定電壓（2.5V），K2為輸出電壓采樣放大倍數(shù)，V0為輸出電壓，為輸出阻抗，PI調(diào)節(jié)器采用與電流環(huán)結(jié)構(gòu)一樣的單極點(diǎn)——單零點(diǎn)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。由于在fci以下，電流環(huán)增益為1，相位為0，

6、在電壓環(huán)的設(shè)計(jì)中，電流環(huán)為單位1，為了使整個系統(tǒng)得到較高的中頻帶寬，設(shè)電壓環(huán)的穿越頻率fcv=1KHZ,電壓環(huán)ＰＩ補(bǔ)償零點(diǎn)角頻率ｗ２＝１／Ｒ４Ｃ２＝（１／２）ｆｃｖ，設(shè)計(jì)方法與電流環(huán)的設(shè)計(jì)一樣：在ｆ＜ｆｃv下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為其中Ｃ＝８．９ｕｆ，當(dāng)ｆｃｖ＝１ＫＨ，，帶入計(jì)算得Ｒ４Ｃ２＝１／５００，Ｒ３Ｃ２＝17.7*，取R4=1K，，R3=9KC2=0.1uf,將計(jì)算結(jié)果代入得：乃奎斯特穩(wěn)定性分析得系統(tǒng)穩(wěn)定。把整個電流環(huán)加入系統(tǒng)中，得整個環(huán)路的開環(huán)傳遞函數(shù)為三系統(tǒng)仿真基于上述條件，用saber軟件搭建電路得，如下圖仿真模型中，三角波的頻率為100KHZ，幅值為5V，電壓

7、環(huán)給定為2.5V1輸入電壓為40V，負(fù)載為額定負(fù)載時(shí)，輸出電壓波形2輸入電壓為60V，輸出電壓波形第二部分推挽電路設(shè)計(jì)一主電路設(shè)計(jì)1變壓器設(shè)計(jì)（1）先計(jì)算AP值其中令，BS=0.4T，電流密度J=4A/mm2,開關(guān)頻率fs=100KHZ,U取最大電壓，選擇磁芯型號EC41，其中磁芯截面積Ae=1.21cm2,窗口系數(shù)Awb=2.0AP=2.4,平均磁路長度=8.93cm,每匝的平均長度=6cm,磁芯體積V=10.8cm3（2）計(jì)算匝比令D=0.8，則，取N=7原邊匝數(shù)，取原s邊匝數(shù)為14匝由N=7可得Ns=2匝。（3）繞組的設(shè)計(jì)則繞線的截