课程设计---基于matlab-simulink的buck变换器的研究与设计

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1、 0 目录 课程设计任务书 1 成员分工 2 前 言 3 0.1 概述 3 0.2 研究的意义 . 3 0.3 MATLAB . 4 0.4 致谢 4 第 1 章 设计思路与框图 5 1.1 设计思路 . 5 1.2 系统框图 . 5 第 2 章 直流稳压电源设计 6 2.1 电源设计原理 6 2.2 电路的工作原理及其波形分析 . 6 2.3 基本工作过程 7 2.4 和的确定 7 2.5 主要的数量关系 9 第 3 章 降压斩波电路课程设计 . 11 3.1 降压斩波电路主电路图 11 3.2 电路分析 . 11 3.2.1 IGBT 简介 12 3.2.2 工作原理 12 3.2.3 控

2、制方式 13 3.2.4 对降压斩波电路进行解析 13 第 4 章 PWM 控制的基本原理 . 15 4.1 理论基础 . 15 4.2 PWM 波的分类 16 4.3 PWM 控制方法 16 4.4 异步调制和同步调制 . 17 第 5 章 MATLAB 仿真 18 5.1 元件清单及参数设置 . 18 5.2 仿真电路设计 22 5.3 仿真波形 . 23 5.4 仿真分析 . 24 第 6 章 设计总结 25 6.1 设计回顾 . 25 6.2 心得体会 . 25 6.3 参考文献 . 25 1 课程设计任务书课程设计任务书 题目：题目：BUCK 变换器的研究与设计 一、一、 初始条件初

3、始条件 输入电压：2030V，输出电压：0-15V，输出负载电流：0.11A，工作频率：30KHz， 采用降压斩波主电路。 二、二、 要求完成的主要任务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

4、准。 三、三、 时间安排时间安排 2012.3.262012.4.8 收集资料，确定设计方案 2012.4.92012.5.27 系统设计 2012.5.282012.6.10 撰写课程设计论文及提交 指导教师签名：指导教师签名： 年 月 日 2 成员分工成员分工 成员分工情况如下表：成员分工情况如下表： 分工及完成情况 成员名单 分工 完成情况 李雪灵、张萌 直流供电电源设计 完成 李海龙 、杨浩琼、董卓奇 降压斩波主电路设计 完成 郭道民、刘晓东 脉宽调制电路 完成 路长鑫 硬件设计及仿真 完成 3 前前 言言 0.1 概述概述 直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一

5、固定电压或可调电压的直 流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter） 。直流斩波电路一般是指直接 将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。 习惯上，DC-DC 变换器包括以上两种情况。 直流斩波电路的种类较多， 包括 6 种基本斩波电路： 降压斩波电路， 升压斩波电路， 升降压斩波电路，Cuk 斩波电路，Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路，其中前两种是最基 本的电路。一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解 其他的电路打下基础。 利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、 桥式可逆斩波电路

6、等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电 路。 直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，是电力电子领域的热点。全控 型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了 GTR 和电力 MOSFET 的优点，具有良好 的特性。目前已取代了原来 GTR 和一部分电力 MOSFET 的市场，应用领域迅速扩展， 成为中小功率电力电子设备的主导器件。 所以，此课程设计选题为：设计使用全控型器件为 IGBT 的降压斩波电路。主要讨 论电源电路、降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。 0.2 研究研究的意义的意义 从八十年代末起，工程师们为了缩小 DC/DC 变换器的体积，提高功率密度，首先从 大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了 效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时 MOSFET 的开关速度还不够快，大 幅提高频率使 MOSFET 的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开 关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角