基于降壓型PWM的DC-DC轉換器的控制方案

1.設計主電路;

2.設計控制電路和保護電路;

3.計算主電路電力電子器件參數;

4.繪制主電路、控制電路和保護電路電路圖;

5.繪制完整電路圖。

3.電路總體方案的設計及相關(guān)原理

電源有一種輸入，即單相220V交流電壓，設計輸入電壓變動(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控制IGBT的關(guān)斷，調節直流電壓的占空比，最后經(jīng)過(guò)LC濾波電路的到所需電壓。通過(guò)對輸出電壓的取樣，比較和放大，調節控制脈沖的寬度，以達到穩壓輸出的目的。開(kāi)關(guān)電源原理框圖如下：

整流部分是利用具有單向導通性的二極管構成橋式電路來(lái)實(shí)現的;濾波部分是利用電容電感器件的儲能效應，構成LC電路來(lái)實(shí)現的;降壓部分是利用降壓斬波電路來(lái)實(shí)現，控制方式為脈寬調制控制(PWM)，即在控制時(shí)對半導體開(kāi)關(guān)器件的導通和關(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。本次設計的開(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)，再由輸出信號與基準信號的差值來(lái)控制閉環(huán)反饋，以調節導通時(shí)間ton，最終控制輸出電壓(或電流)的穩定。4.主電路設計及參數計算

4.1 主電路的設計

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(gè)工作。

整流電路圖設計如下：

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)脈寬調制控制調節輸出電壓平均值，在經(jīng)過(guò)LC濾波電路是電壓穩定。降壓斬波電路設計如下圖：

脈寬調制控制型號有IGBT驅動(dòng)電路發(fā)出;RCD保護電路用以緩沖IGBT在高頻工作環(huán)境下關(guān)斷時(shí)因為正向電流迅速降低而由線(xiàn)路電感在器件兩端感應出的過(guò)電壓。
工作時(shí)的波形圖如下：

4.2 主電路的參數確定

設計輸入電流為頻率50Hz的單相220V交流電，其脈沖周期為：

經(jīng)過(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