buckboost变换器

本科毕业设计（论文）

摘要

在很多需要DC-DC变换的系统，往往需要研制一种宽电压输入范围的DC/DC 变换器电源。在充分考虑不同DC/DC变换器拓扑特点的基础上，本文选用了Buck-Boost作为系统的主电路拓扑。

本文介绍了Buck-Boost电路的工作原理，建立了理想Buck-Boost模型，对整个电路进行了主电路参数设计，并在此基础上进行了电压电流闭环参数设计的研究，实现了控制理论中零极点补偿法在电力电子中的应用，。接着，本文在protel 中进行了原理图和PCB图的设计，在设计的硬件电路上进行了测试实验。

为了使系统能够在宽电压输入范围内稳定正常工作，本文实现了提出的闭环参数设计方法，指出了该方法的优点，并通过实验验证了该方法的正确性。

关键词：Buck-Boost；DC/DC变换器

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目录

摘要 ................................................................................................................................. I 目录 ................................................................................................................................ I I 第1章绪论 . (1)

第2章BUCK-BOOST变换器原理分析 (6)

2.1电感电流连续时的工作原理和基本关系 (6)

2.1.1工作原理 (6)

2.1.2基本关系 (7)

2.2电感电流断续时的工作原理和基本关系： (8)

2.2.1工作原理 (8)

2.2.2基本关系 (9)

2.3电感电流连续时的稳态分析 (10)

第3章主电路参数设计 (12)

3.1电感计算 (12)

3.2输出滤波电容计算 (14)

3.3主功率管选择 (14)

3.4功率二极管选择 (16)

3.5输入侧熔断器选择 (16)

3.6压敏电阻选择 (16)

第4章控制电路设计 (18)

4.1电流型与电压型PWM控制原理及性能比较 (18)

4.1.1电压型PWM控制 (18)

4.1.2电流型PWM控制 (18)

4.1.3电流型PWM控制的优点 (19)

4.2UC3845原理与特性 (19)

4.3UC3845常用典型电路 (20)

4.4电压反馈电路 (21)

4.5电压、电流闭环电路 (21)

第5章硬件电路设计及实验 (23)

5.1主电路硬件电路设计 (24)

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5.3PCB印制板图 (25)

5.4B UCK-BOOST电路实验测试 (26)

结论 (29)

参考文献 (30)

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第1章绪论

直流-直流变换器广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。按额定功率的大小来划分，DC/DC可分为750W以上、750W～1W和1W以下3大类。进入20世纪90年代，DC/DC变换器在低功率范围内的增长率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC变换器的增长率最高，这是因为它们大量用于直流测量和测试设备、计算机显示系统、计算机和军事通讯系统。由于微处理器的高速化，DC/DC变换器由低功率向中功率方向发展是必然的趋势，所以251W～750W的DC/DC变换器的增长率也是较快的，这主要是它用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、远程通讯设备、多路通信及发送设备，DC/DC 变换器在远程和数字通讯领域有着广阔的应用前景。

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声等作用。

因为电子设备中所用的集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在电子供电系统中,采用高功率密度的高频DC/DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,可以大大减小损耗、方便维护,且安装和增容非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因为电子设备容量的不断增加,其电源容量也将不断增加。

随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构。目前,已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。

电子产业的迅速发展极大地推动了开关电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代电子设备供电系统的主流。在电子设备领域中,通常将整流器称为一次电源,而将DC/DC变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前,在电子设备中用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT实现高频工作,开关频率一