(最新整理)BUCK电路方案设计
buck电路设计
Buck变换器设计——作业一．Buck主电路设计1.占空比D计算2.电感L计算3.电容C计算4.开关元件Q的选取二. Buck变换器开环分析三. Buck闭环控制设计1.闭环控制原理2.补偿环节Gc(s)的设计——K因子法3.PSIM仿真4. 补偿环节Gc(s)的修正——应用sisotool5．修正后的PSIM仿真四．标称值电路PSIM仿真五．设计体会Buck变换器性能指标:输入电压：标准直流电压48V，变化范围：43V~53V输出电压：直流电压24V ，5A 输出电压纹波：100mv 电流纹波：0.25A 开关频率：fs=250kHz 相位裕度：60 幅值裕度：10dB一. Buck 主电路设计：1.占空比D 计算根据Buck 变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D 的变化范围。
.50V48V 24U U D .4530V 53V 24U U D 0.558V 43V24U U D innom o nommax in o minmin in o max =========2.电感L 计算uH 105f i 2)D U -(U i 2)T U -(U L sL min o inmax Lon(min)o inmax =∆=∆=3.电容C 计算uF25.1250000*1.0*825.0vf 8i C s L ==∆∆=电容耐压值：由于最大输出电压为24.1V ，则电容耐压值应大于24.1V 。
考虑到能量储存以及伏在变化的影响，要留有一定的裕度，故电容选取120uf/50V 电容。
4.开关元件Q 的选取该电路的输入电压是43V~53V ，则开关管耐压值为53V ，电流的最大值为A 25.525.0A 5i I I L o Qp =+=∆+=，其开关频率为KHz 250f =，因此选用的MOSFET 管MTD6N15T4G ，其额定值为A 6/V 150。
Buck 主电路传递函数Gvd （s ）占空比d （t ）到输出电压Vo （t ）的传递函数为：220zinvd /s Q /s 1/s 1U )s (G ωωω+++=其中，CR 1,)C R R /L (1Q ,/R)R LC(11esr z esr 0esr 0=+=+=ωωω取R esr=50m Ω，负载R=4.8Ω，又知L=105uH ，C=120uF ，可求得ω0=8862.7rad/s ，f 0=ω0/2π=1410.5Hz ，Q=4.0269，ωz=166670rad/s ，fz=ωz/2π≈26526Hz 。
降压型(BUCK)DC-DC电路的设计与制作设计报告
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。
TL494开关电源设计--BUCK电路
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
L0 ~
VIN T 8I
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
t
I (10% ~ 20%) I O max
电流断续状态DCM
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
5. 较典型的设计验证方法和负载实验。
三、BUCK型DC－DC变换器（CCM工作模式）
1. 导通状态 U I UO UL I ON t1 t1 L L 2. 截止状态 UO UL I OFF t2 t2 L L 3. 输入输出关系
I ON I OFF
U O DU I
100u/25V
C6
220u/25V
T2 TIP127 (100V/5A/Darl-L) 104 R2 C3 1K
10 9
3K R6
FR307 D4 103 C5 570 R13
C7
104 C9 5K1 R17
R16 3K6
5
6
BUCK电路方案设计
BUCK电路方案设计在电子领域中，BUCK电路是一种非常常见且重要的电路方案。
BUCK电路是一种降压型DC-DC转换器，也被称为降压开关电源。
它通过将输入电压降低到一个较低的输出电压来实现电源调节功能。
BUCK电路的工作原理是，当开关管导通时，输入电压源通过电感和开关管输出到输出电容上，输出电压上升。
当开关管截止时，电感中的能量继续通过电容供应负载，输出电压下降。
通过这种方式，BUCK电路能够稳定地将输入电压变为较低的输出电压。
1.确定输入和输出电压要求：根据具体应用需求确定输入和输出电压范围。
在此基础上，选择合适的开关管和电感。
2.计算工作频率：选择合适的工作频率，一般常见的有几十kHz到几MHz的范围。
工作频率的选择要平衡转换效率和滤波器尺寸。
3.计算电感和电容值：根据输入和输出电压范围，使用以下公式计算电感和电容值：电感值（L）=（输出电压/工作频率）*（输入电压-输出电压）/输出电流电容值（C）=输出电流/（工作频率*最大纹波电压）4.根据负载要求计算开关管的最大电流和功耗：通过确定负载电流以及开关管的最大导通时间和导通电阻，计算开关管的最大电流和功耗。
5.添加反馈控制：为了实现稳定的输出电压，需要使用反馈控制回路。
一般采用PID控制，通过调节开关管的导通时间来实现输出电压的调节。
6.性能评估和优化：通过仿真和实验评估BUCK电路的性能，包括效率、稳定性和纹波等。
根据评估结果进行优化，例如选择更合适的元件、调整控制参数等。
总之，BUCK电路是一种常用且重要的电路方案，适用于很多应用场景。
通过合理的设计和优化，可以实现稳定、高效的输出电压。
在实际应用中，还需考虑元件的选取、温度变化等因素，并根据具体需求进行优化调整，以实现最佳的电路性能。
(完整版)Buck-Boost电路设计.doc
500W Buck/Boost 电路设计与仿真验证一、主电路拓扑与控制方式Buck/Boost 变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器， 其主电路与 Buck 或 Boost 变换器所用元器件相同，也有开关管、 二极管、电感和电容构成，如图1-1所示。
与 Buck 和 Boost 电路不同的是，电感L f 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。
开关管也采用 PWM 控制方式。
Buck/Boost 变换器也有电感电流 连续喝断续两种工作方式， 本文只讨论电感电流在连续状态下的工作模式。
图 1-2 是电感电流连续时的主要波形。
图1-3 是 Buck/Boost 变换器在不同工作模态下的等效电路图。
电感电流连续工作时，有两种工作模态，图 1-3(a)的开关管 Q 导通时的工作模态，图1-3(b)是开关管 Q 关断、 D 续流时的工作模态。
QD LDR+-V in L fC fV o+-+图 1-1 主电路V bet onT ti LFi LfmaxI LFi Lfminti Qi Lfmaxi Lfminti DiLfmaxi LfmintV LfV inV ot图 1-2 电感电流连续工作波形QDR LDQDR LD+-+-C fC f V inL fi LfL f+V o V in i Lf+V o-+-+(a) Q 导通(b) Q 关断， D 续流图 1-3 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。
在开关模态 1[0~t on]：t=0 时， Q 导通，电源电压V in加载电感 L f上，电感电流线性增长，二极管 D 戒指，负载电流由电容 C f提供：di L fL f dt Vin (2-1)I o V o(2-2) R LDC f dV o I o (2-3)dtt=t on时，电感电流增加到最大值i L max，Q关断。
buck降压电路设计
buck降压电路设计摘要：1.Buck 降压电路的简介和设计目的2.Buck 降压电路的输出电压和常见系统工作电压3.推荐的芯片方案4.避免局限于特定型号的建议正文：一、Buck 降压电路的简介和设计目的Buck 降压电路，又称为降压稳压电路，是一种基于开关管工作的电源电路。
其主要目的是将较高的输入电压转换为较低的输出电压，以满足不同电子设备的电源需求。
在设计Buck 降压电路时，需要考虑输入电压、输出电压、电流和效率等因素。
二、Buck 降压电路的输出电压和常见系统工作电压Buck 降压电路的输出电压通常为5V、3.3V 等常见系统工作电压。
这些电压是许多电子设备和芯片的典型工作电压，如微控制器、传感器和无线通信模块等。
设计Buck 降压电路时，需要根据具体应用场景选择合适的输出电压。
三、推荐的芯片方案在设计Buck 降压电路时，有许多优秀的芯片可供选择。
除了常见的LM2596 和XL40XX 等型号外，还可以考虑以下芯片方案：1.德州仪器（TI）的LM 系列：如LM2586、LM2596 等，这些芯片具有优秀的性能和稳定性。
2.安森美半导体（ADI）的Power by Linear 系列：如LTC3822、LTC3823 等，这些芯片在效率和负载调整率方面表现出色。
3.美台科技（MPS）的MP 系列：如MP1584、MP1585 等，这些芯片在轻载和重载条件下均能保持较高的效率。
四、避免局限于特定型号的建议在选择Buck 降压电路的芯片时，应避免局限于特定型号。
不同芯片在性能、成本和可用性等方面可能存在差异，因此需要根据实际应用需求和设计要求进行权衡。
在选型过程中，可以参考以下原则：1.评估芯片的基本性能参数，如输出电压、电流、效率和负载调整率等。
2.考虑芯片的成本和供应情况，以确保供应链的稳定和成本的可控。
3.参考其他工程师的经验和评价，了解芯片在实际应用中的表现和潜在问题。
总之，Buck 降压电路设计需要综合考虑输入电压、输出电压、电流和效率等因素，选择合适的芯片方案。
BUCK电路方案设计
BUCK电路方案设计首先，需要明确设计目标，包括输出电压、输出电流和效率等。
根据这些目标，可以选择合适的BUCK拓扑和控制方式。
常见的BUCK拓扑有两种：非同步BUCK和同步BUCK。
非同步BUCK拓扑简单，成本较低，但效率较低；同步BUCK拓扑效率较高，但成本较高。
根据实际需求选择合适的拓扑。
控制方式主要分为开关控制和电流控制两种。
开关控制是通过PWM信号控制开关管的开关时间来调节输出电压；电流控制是通过测量和控制输出电流来实现稳定输出。
根据应用场景选择合适的控制方式。
在选择拓扑和控制方式时，还需要考虑输入电压范围、输出电流范围和负载变化等因素。
根据这些因素，可以确定合适的电源和开关管。
接下来，需要设计反馈控制回路，以确保输出电压的稳定性。
通常使用PID控制算法来控制输出电压。
PID控制器的设计需要根据具体情况进行参数调整。
在设计电路时，需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力。
可以采用隔离设计或添加滤波电路来减小噪声和干扰。
同时，需要进行电路参数的计算和模拟仿真。
通过计算和仿真可以验证电路方案的可行性，并优化电路参数和控制策略。
在确定了最终的电路方案后，还需要进行实际的电路搭建和调试。
可以通过实验验证电路的性能和稳定性，并根据实际情况进行调整和改进。
最后，需要进行电路的安全设计和可靠性分析。
包括过压保护、过流保护、温度保护等功能的设计，以及电路的寿命和可靠性评估。
总之，BUCK电路方案设计需要结合实际需求和特点，进行拓扑选择、控制方式选择、反馈控制回路设计、电路参数计算和模拟仿真、电路搭建和调试、安全设计和可靠性分析等工作，最终得到一套满足要求的BUCK电路方案。
(完整word版)BUCK电路
题目：BUCK电路闭环PID控制系统的MATLAB仿真目录一、课题简介 (2)二、BUCK变换器主电路参数设计 (2)2.1设计及内容及要求 (2)2.2主电路设计 (2)1、滤波电容的设计 (3)2、滤波电感设计 (3)3、占空比计算 (3)三、BUCK变换器PID控制的参数设计 (3)3.1主电路传递函数分析 (4)四、BUCK变换器系统的仿真 (7)4.1仿真参数及过程描述 (7)4.2仿真模型图及仿真结果 (8)五、总结 (10)六、参考文献 (10)七、附录 (10)一、课题简介BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Uo 总是小于输出电压U D 通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感L 和电容C 的数值。
简单的BUCK 电路输出的电压不稳定，会受到负载和外部的干扰，当加入PID 控制器，实现闭环控制。
可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。
二、BUCK 变换器主电路参数设计2.1设计及内容及要求1、 输入直流电压(VIN)：15V2、 输出电压(VO)：5V3、 输出电流(IN)：10A4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV5、 锯齿波幅值Um=1.5V6、开关频率(fs)：100kHz7、采样网络传函H(s)=0.38、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ，电感中的电阻压降VL=0.1V，开关管导通压降 VON=0.5V,滤波电容C 与电解电容RC 的乘积为2.2主电路设计根据以上的对课题的分析设计主电路如下：图2-1 主电路图F *Ωμ751、滤波电容的设计因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关，rr rrC L N0.2V V R i I ==∆ （1）电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。
BUCK型DCDC变换器电路设计
BUCK型DCDC变换器电路设计1.原理BUCK型DC-DC变换器的原理基于一个开关和一个电感的组合。
当开关闭合时，电感中储存的能量会增加，同时输出电压会降低。
当开关打开时，电感中储存的能量会释放，输出电压会增加。
通过改变开关的周期和占空比，可以控制输出电压的稳定性。
2.基本电路设计-开关可以是MOSFET或BJT等元件，负责控制电路的开关状态。
-电感主要起到储存能量的作用，根据输出电流选择合适的电感数值，并结合开关频率选择合适的电感电流。
-二极管位于电感和负载之间，用于流动电流。
-滤波电容用于过滤输出纹波，增加稳定性。
-负载则是变换器的输出端，根据需要选择合适的负载数值。
3.性能参数选择在设计BUCK型DC-DC变换器时，需要选择合适的性能参数以确保稳定性和效率。
-输入电压范围：根据实际应用的输入电压范围选择合适的设备。
-输出电压范围：根据实际应用的输出电压需求选择合适的设备。
-开关频率：通过选择合适的开关频率，可以平衡效率和纹波。
-效率：BUCK型DC-DC变换器的效率通常在80%到95%之间，可以通过选择适当的部件来提高效率。
-纹波电压：根据应用需求，选择适当的滤波电容和电感来减小输出电压纹波。
4.工作原理当输入电压施加到BUCK型DC-DC变换器的输入端时，开关关闭，电感将储存能量。
当开关打开时，电感释放能量到负载，从而提供稳定的输出电压。
通过改变开关的占空比，可以控制输出电压的稳定性。
5.效率和效果综上所述，BUCK型DC-DC变换器是一种常见的降压型电源变换器，通过开关和电感的组合实现输出电压的稳定降低。
在设计过程中，需要注意选择合适的元件和参数以满足应用需求。
同时，合理的电路布局和工艺选择，也对BUCK型DC-DC变换器的性能和效果有重要影响。
buck斩波器控制补偿电路的设计
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BUCK电路的毕业设计
BUCK电路的毕业设计BUCK闭环PID控制电路实验名称BUCK电路闭环PID设计及实验结果分析主要内容⼀．根据设计要求，进⾏PID补偿⽹络⼀．观察额定负载下的输出波形⼆．对观察出的波形进⾏分析指标（⽬标）要求1.输出电压：7.5V2.输⼊电压为10V. 且在输出电压⼀定的情况下，输⼊电压能尽可能⼤的范围内变化。
3.输出电流：连续但不能超过2.5A4.输出电压纹波峰峰值Vpp<=50mv5.开关频率：2KHZ⼀．BUCK变换器的⼯作原理降压式（buck）变换器是⼀种输出电压等于或⼩于输⼊电压的单管⾮隔离直流变换器。
图1.1给出了它的电路图。
Buck变换器的主要电路由开关管T，⼆极管D，输出滤波电感L和输出滤波电容C构成。
这种电路，电源是电压源性质，负载是电流源性质。
电路完成把直流电压Us转换为较低的直流电压U0的功能。
若晶体管导通时忽略饱和压降，截⽌时忽略晶体管的漏电流，电路的主要⼯作波形如图1.2所⽰：⼆．BUCK电路主要电路参数设计1.占空⽐根据BUCK变换器的性能指标要求及BUCK变换器输⼊输出电压间的关系求出占空⽐：Dc=U0 / Ui =3/42.电感L=(1—Dc).R.f / 2=625uf为保证电感电流连续，电感取值700uf3.电阻R=5.1三．主电路的设计和仿真1.⽤Matlab绘制主电路仿真图为了克服PI环节和PD环节的缺点，并且充分利⽤它们的优点，所以出现了PID调节器，它综合了PI环节和PD环节的优，点，既有PD环节的快速性⼜有PI环节的⽆稳态误差，但是在参数的整定上⽐较⿇烦，当P(⽐例环节)，I(积分环节)，D(微分环节)。
传统PID控制是⼀种线性控制，由于其算法简单实⽤，因此在⼯业过程控制中得到⼴泛的应⽤，并且取得了良好的效果四．实验数据分析Ui U09.5 7.4810 7.4711 7.5013 7.4915 7.5117 7.50根据实验数据可知，输⼊电压在9.5V——17V时，闭环调节的实验效果⽐较明显,基本达到了实验的要求。
BUCK电路设计
BUCK电路设计BUCK电路设计是一种降压直流-直流（DC-DC）转换电路，被广泛应用于电子设备中。
其原理是通过控制功率晶体管的导通时间，将高电压输入转换为较低电压输出。
本文将以一种原创的BUCK电路设计为例，详细介绍其工作原理、设计步骤和关键参数。
一、工作原理：BUCK电路利用了电感元件的性质来实现电压降低，通过周期性的开关来控制电感上的电流。
当功率晶体管导通时，电感储存能量，并将电流传递到负载上；当功率晶体管关断时，电感释放储存的能量，维持电流并维持负载的电压。
二、设计步骤：1.确定输入和输出电压：根据实际应用需求，确定BUCK电路的输入电压和输出电压。
输入电压通常较高，仅能提供相对稳定的直流电源；输出电压通常较低，为电子设备正常工作所需的电压。
2.估算输出电流：根据负载特性和功率需求，估算出所需的输出电流。
输出电流大小决定了电感元件和功率晶体管的选型，以保证电路正常运行。
3.计算电感元件的值：根据输出电流的大小，选择适当的电感元件。
电感元件的值决定了电感的储能能力，传导电流的能力和电路的效率。
根据工作频率和输出电流，可以使用下列公式计算电感值：L = (V_in - V_out) * (1 - D) / (f * ΔI_L)其中，L为电感值，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为占空比，f为开关频率，ΔI_L为电感电流的变化幅度。
4.计算输出电容的值：为了减少输出的纹波电压并提供稳定的电压，需要加入适当的输出电容。
根据输出电流变化的速率和滤波要求，可以使用下列公式计算输出电容的值：C = ΔI_out / (f * ΔV_out)其中，C为输出电容的值，ΔI_out为输出电流的变化幅度，ΔV_out为输出电压的变化幅度。
5.设计反馈网络：为了确保输出电压的稳定性，需要设计一个反馈网络来控制占空比。
一般使用电压反馈方式，通过比较输出电压和参考电压，来控制功率晶体管的导通时间和关断时间，以调节输出电压。
(完整版)Buck-Boost电路设计.doc
500W Buck/Boost 电路设计与仿真验证一、主电路拓扑与控制方式Buck/Boost 变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器， 其主电路与 Buck 或 Boost 变换器所用元器件相同，也有开关管、 二极管、电感和电容构成，如图1-1所示。
与 Buck 和 Boost 电路不同的是，电感L f 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。
开关管也采用 PWM 控制方式。
Buck/Boost 变换器也有电感电流 连续喝断续两种工作方式， 本文只讨论电感电流在连续状态下的工作模式。
图 1-2 是电感电流连续时的主要波形。
图1-3 是 Buck/Boost 变换器在不同工作模态下的等效电路图。
电感电流连续工作时，有两种工作模态，图 1-3(a)的开关管 Q 导通时的工作模态，图1-3(b)是开关管 Q 关断、 D 续流时的工作模态。
QD LDR+-V in L fC fV o+-+图 1-1 主电路V bet onT ti LFi LfmaxI LFi Lfminti Qi Lfmaxi Lfminti DiLfmaxi LfmintV LfV inV ot图 1-2 电感电流连续工作波形QDR LDQDR LD+-+-C fC f V inL fi LfL f+V o V in i Lf+V o-+-+(a) Q 导通(b) Q 关断， D 续流图 1-3 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。
在开关模态 1[0~t on]：t=0 时， Q 导通，电源电压V in加载电感 L f上，电感电流线性增长，二极管 D 戒指，负载电流由电容 C f提供：di L fL f dt Vin (2-1)I o V o(2-2) R LDC f dV o I o (2-3)dtt=t on时，电感电流增加到最大值i L max，Q关断。
(最新整理)BUCK电路方案设计
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项目2项目名称基于PWM控制 Buck变换器设计一、目的1．熟悉Buck变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。
2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理，3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。
二、内容设计基于PWM控制的Buck变换器，指标参数如下：⏹输入电压：9V～12V；⏹输出电压:5V，纹波<1%；⏹输出功率：10W⏹开关频率：40kHz⏹具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。
⏹具有软启动功能。
⏹进行Buck变换电路的设计、仿真（选择项)与电路调试。
三、实验仪器设备1. 示波器 2。
稳压电源3。
电烙铁 4. PC817隔离5. 计算机 6。
PWM控制芯片SG35257。
IRF540_MOSFET 8。
MUR1560快恢复整流二极管9。
74HC74N_D触发器 10。
LM358放大器11。
万用表 12. 电容、电感、电阻四、研究内容（一）方案设计基于PWM控制的Buck变换器主要由五部分构成，功率主电路、PWM发生电路、MOSFET 驱动电路、隔离电路和保护电路组成。
Buck变换器的基本控制思路框图如图1。
1所示，总体电路图如图1.2所示。
图1.1 Buck变换器控制框图图1.2 总体电路图1、功率主电路图1。
3 功率主电路功率主电路图如图1.3所示，在功率管导通时电管L 上电压为（Vd-Vo ），当功率管关断时时电管L 上电压为（—Vo ）,由于一个周期之内电感两端电压的积分为0，从而得到：D T t V V son o ==d 从而通过控制占空比D 就可以控制使Vd 从9V 到12V 变化时输出电压Vo 保持在5V[1]。
TL494开关电源设计 BUCK电路
682 1M
R10 3K
R12
IC2 3300u/35V C1
494
CONT
13 14
R11 3K C8 R5 2K R7 3K
10u/16V
+5V
IN2 +
GND
IN2 -
CT
RT
DE AD
4
16
C2 332
15
R4 10K
R3 10K R9 0.1
R8 120
图三：由TL494组成降压型开关稳压电源
控制电路
采用脉冲宽度调制控制集成电路TL494。
二． 课题的意义
1. 具有实用性：几乎所有的电子设备都涉及电源设计，容量 较大时多采用开关电源。 2. 掌握一种共性技术：脉冲宽度调制技术－PWM是一项共性 技术，应用面广，各种电源设计、恒温控制、电机调速等。 3. 学习集成电路应用方法：TL494、SG3525A是常用的、典 型的固定频率的PWM控制电路，有一定代表性。 4. 易于建立工程设计概念：课题涉及多个典型的工程要素， 如：功率器件的最大电流、耐压、开关速度，磁性材料的 选择、功率电感的设计与绕制等。
死区时间控制 触发器 时钟
反馈/PWM比较器输入
Q
Q
Q1射极
Q2射极
输出控制 图二：TL494时序图
3. 功能描述
含有控制开关式电源所需的主要功能块。 线性锯齿波振荡器(3V)，频率Fosc = 1.1/ (RT* CT ) 输出开关管导通时间由“死区时间控制”和“反馈/PWM比 较器输入”两个信号中电平较高的一个控制，控制信号电 平与电容器CT 上的锯齿波进行比较，实现脉冲宽度的调整。 控制信号电平线性增加时，Q1 和Q2 的导通时间线性减少。
BUCK电路的课程设计(DOC)
开关直流降压电源（BUCK）设计摘要本次电力电子装置设计与制作，利用BUCK型转换器来实现16V-8V的开关直流降压电源的设计。
使用TL494作为控制芯片输出脉冲信号从而控制MOS管的开通与关断。
为了将MOS管G极和S极隔离，本设计采用了推挽式放大电路。
另外本设计还加入了反馈环节，利用芯片自身的基准电压与反馈信号进行比较来调节输出脉冲的占空比，进而调整主电路的输出电压维持在一个稳定的电压状态。
关键字：BUCK型转换器，降压电源，TL494，推挽式放大电路。
AbstractThis Power electronic equipment design is used by BUCK to catch the goal of 16V-8VSwitch dc step-down power supply design. Use TL494 as control chip output pulse signal to control the opening of MOS tube and shut off. In order to make the MOS tube G pole and S pole separate, this design uses a push-pull amplifier circuit. In addition, the design also joined the feedback link to make the circuit more accurate and stable .Key word: BUCK type converter, Step-down power,TL494,Push-pull amplifier circuit.目录摘要 (1)Abstract (1)1.方案论证与比较 (3)1.1 总方案的设计与论证 (3)1.2 控制芯片的选择 (3)1.3 隔离电路的选择 (3)2. BUCK电路工作原理 (4)3. 控制电路的设计及电路参数的计算 (6)3.1 TL494控制芯片 (6)3.2 电路参数的计算 (7)3.2.1电感值的计算 (7)3.2.2 线圈圏数计算 (7)4. 实验结果以及分析 (7)4.1实验结果 (7)设计小结 (9)参考文献 (9)1.方案论证与比较1.1 总方案的设计与论证方案一：LDO也就是低压差线性稳压管来设计电路。
BUCK型DCDC变换器电路设计
BUCK型DCDC变换器电路设计DC-DC变换器是一种能将直流电压转换为不同电压水平的电子设备。
BUCK型DC-DC变换器是其中最常用的一种类型。
本文将介绍BUCK型DC-DC变换器的电路设计过程和关键要点。
首先，BUCK型DC-DC变换器的基本原理是利用电感储能和开关管的开关控制来实现电压转换。
其核心的电路组成部分包括电感、二极管、开关管、输入电压、输出电压以及控制电路。
在设计BUCK型DC-DC变换器电路时，需要确定以下参数：1.输入电压范围：确定输入电压的最小值和最大值，以便选择合适的电子元器件。
2.输出电压和电流需求：确定需要将输入电压转换为多少输出电压，并根据输出电流的需求选择合适的电路元件。
3.开关频率：选择合适的开关频率以平衡功率转换效率和元件参数选择的难度。
接下来，我们将详细介绍BUCK型DC-DC变换器电路的设计流程和关键步骤：1.确定电路拓扑结构：根据输入输出电压的关系和功率转换需求，选择BUCK型电路拓扑结构。
2.选择电感元件：根据输入电压范围、输出电压和电流需求，选择合适的电感元件，并计算所需电感值。
3.选择开关管和二极管：根据输入电流和输出电流需求，选择合适的开关器件和二极管，并计算开关器件的导通电阻和二极管的反向电压承受能力。
4.选择滤波电容：根据输出电流需求，计算滤波电容的容值，用于减小输出电压的波动。
5.设计控制电路：设计合适的控制电路以控制开关管的开关频率和占空比，以实现电压转换和稳定输出电压。
6.进行电路参数计算和仿真：根据上述选择的元件参数，进行电路参数计算和仿真，以验证电路设计的可行性和预测其性能。
7.PCB布局和布线：进行PCB布局和布线设计，确保电路元件之间的良好连接和信号的稳定传输。
8.确定输入和输出滤波器：根据实际应用需要，选择适当的输入和输出滤波器，以减小输入输出电压的噪声和干扰。
9.进行实验验证：制作电路原型，进行实验验证，检验电路设计的性能和稳定性。
TL494开关电源设计BUCK电路
通，称为单端工 作方式。
死区 时间控 制
反馈 /PWM比较 器输入
图二 ：TL494时序 图
3.功能描述
▪ 含有控制开关式电源所需的主要功能块。 ▪ 线性锯齿波振荡器(3V)，频率Fosc = 1.1/ (RT* CT ) ▪ 输出开关管导通时间由“死区时间控制”和“反馈/PWM比
较器输入”两个信号中电平较高的一个控制，控制信号电 平与电容器CT 上的锯齿波进行比较，实现脉冲宽度的调整。 ▪ 控制信号电平线性增加时，Q1 和Q2 的导通时间线性减少。 ▪ “输出控制”=5V为推挽输出，最小死区2%，最大占空比 48%； “输出控制” =0为单端输出，最小死区4%。
2. TL494的时
序(续)
触发 器
时钟
当输出控制电压 =H时， Q和时钟 Q
信号均为0时， Q
Q1基极高电平导
通， /Q和时钟信 Q1射极
号均为0时， Q2
基极高电平导通， Q2射极
两管轮流导通，
称为推挽工作方 输出控制
式。
当输出控制电压 =L时，时钟信号 为0时， Q1和Q2 基极获高电平导
C7 C8
5 CT 6 RT
GND 7
I N2+ 16
I N215
10u/16V
C2
332 R3
R8
120
10K
R9
图三：由TL494组成降压型开关稳压电源
0.1
+12
104 C9
5K1 R17
R16 3K6
稳压原理－－输出电压负反馈。
若某因致输出电压过高，则误差放大器1同向端电位升高，反馈/PWM端电位 上升，Q1管导通时间减少，占空比减少，输出电压减少。负反馈使输出电压 保持稳定，R17和R16中点电压为5V。R12/R10为误差放大器1的静态放大倍 数，影响控制精度。C3和R6、C4、C5和R13补偿网络，提高静、动态性能。
BUCK电路设计和推挽电路设计
高频电力电子大作业设计一个40~60V DC输入，5V DC(20A)直流变换器设计要求：1 采用buck 和push- pull各一方案，fs=100KHZ2 选择主电路器件（半导体，磁性元件，保护电路）3 比较计算俩种方案的损耗4 用传递函数形式设计出控制环，选择平均电流控制，要有完整模型分析以上设计要有计算，仿真等过程本次作业在十八周周四前交,交打印稿。
第一部分BUCK 电路设计125.0606040min_max _max _min _=====in on in in in u u d u u u 一 主电路如下图１ Mosfet 的选择功率管承受的最高电压d in u u u+>=60+0.7=60.722i I i i p p ∆+=> 1.195.26.165%306.16125.0608.01002min _2=+>=∆⇒<∆====i i i iA du p dI I pin o P Pη考虑安全裕量，选择 NTB52N10V V dss 100= A I d 52max =pF C iss 2250= 620=oss C pF C rss 135=２ 二极管的选择60max _=>in u u1.19>i考虑安全裕量，选择MBR30100，耐压100V ，通态电流30A 。
３电感的设计（1）续流阶段，电感俩端电压U=5+0.6=5.6uH t i t V l offl 75.95*6.5==∆∆⋅=根据额定电流及计算所得的电感值和《开关电源设计第三版》图7.26所示曲线图求磁心所需的ＡＰ值，可得AP 值大约为0.68，故选择磁心型号E2627，，其AP 值为0.7，最接近，此磁心各相关数据如下：磁芯比例 31/9 cm 磁芯截面积 Ae =0.832cm 窗口面积 Awb =0.852cm ＡＰ值= 0.7 4cm均磁路长度MPL=6.2cm 每匝的平均长度ＭＬＴ＝4.6ｃｍ 磁芯体积 5.13cm （2）计算最小匝数)(9010*83.0*10*25010*1.19*10*75.9102646max 4max min匝===--e A B LI N（3）计算磁芯气隙气隙长度g l （忽略边缘的影响）mm l A N u u l e r g 6.810*75.910*83*90*10*4106227220===--π 其中 g l 为总气隙长度，7010*4-=πu ，r u 为1（空气的相对磁导率），N 为匝数，Ae 为有效截面积，L 为电感量。
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(完整)BUCK电路方案设计
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项目2
项目名称基于PWM控制 Buck变换器设计
一、目的
1．熟悉Buck变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。
2．熟悉专用PWM控制芯片工作原理，
3．探究由运放构成的PID闭环控制电路调节规律，并分析系统稳定性。
二、内容
设计基于PWM控制的Buck变换器，指标参数如下：
⏹输入电压：9V～12V；
⏹输出电压:5V，纹波<1%；
⏹输出功率：10W
⏹开关频率：40kHz
⏹具有过流、短路保护和过压保护功能,并设计报警电路。
⏹具有软启动功能。
⏹进行Buck变换电路的设计、仿真（选择项)与电路调试。
三、实验仪器设备
1. 示波器 2。
稳压电源
3。
电烙铁 4. PC817隔离
5. 计算机 6。
PWM控制芯片SG3525
7。
IRF540_MOSFET 8。
MUR1560快恢复整流二极管
9。
74HC74N_D触发器 10。
LM358放大器
11。
万用表 12. 电容、电感、电阻
四、研究内容
（一）方案设计
基于PWM控制的Buck变换器主要由五部分构成，功率主电路、PWM发生电路、MOSFET 驱动电路、隔离电路和保护电路组成。
Buck变换器的基本控制思路框图如图1。
1所示，总体电路图如图1.2所示。
图1.1 Buck变换器控制框图
图1.2 总体电路图
1、功率主电路
图1。
3 功率主电路
功率主电路图如图1.3所示，在功率管导通时电管L 上电压为（Vd-Vo ），当功率管关断时时电管L 上电压为（—Vo ）,由于一个周期之内电感两端电压的积分为0，从而得到：
D T t V V s
on o ==d 从而通过控制占空比D 就可以控制使Vd 从9V 到12V 变化时输出电压Vo 保持在5V[1]。
输入电压Vd=9至12V ，输出电压Vo=5V ，电压纹波△Vo/Vo 〈1%，输出功率P=10W,开关频率s f =40kHz
参数设定：
H C F L V V L D T C H L H D I V T L V V D ms ms f T I V R A A V P I H L D o o D B
o d
o s B o o B μμμμμ2207610*55.48)1(60__23.18)1(2556.0417.0025.040
115.22
525
10609
417.0s 417.0o s s o o 2为选取为选取ΩΩ=-==≈≈∆-=≈-=→===========
开关管选择TRF540_MOSFET ，在其栅源级之间加上一定电压MOSFET 导通，当所加
压小于导通电压MOSFET关断；二极管选择MUR1560快恢复整流二极管(NFE516U1560)，2.5Ω电阻负载由滑动变阻器提供。
2、 PWM发生电路
图1。
4 PWM波发生电路
PWM波发生电路见图1.4。
PWM的产生主要靠PWM控制芯片SG3525，SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的.在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化［2］。
2。
1pwm调制波与载波的比较
将从负载段输出的电压分压经过隔离反馈到1脚，与从16脚5。
1V通过电阻分压到2脚的标准电压进行比较，结果在芯片内部与载波形成pwm控制波。
2.2开关管频率设定
在SG3525中的振荡器有CT （引脚5)和RT （引脚6）两个引脚和一个放电端(引脚7）。
RT 的阻值决定了内部恒流源对CT 充电电流的大小,而CT 的放电则由引脚5和引脚7之间的外接电阻决定.将充电回路和放电回路分开，有利于通过引脚5和引脚7之间的外接电阻来调节死区时间。
这样SG3525的振荡频率
在SG3525中的振荡器除了CT 和RT 两个引脚外，又增加了一个同步端（引脚3）和一个放电端（引脚7）.RT 的阻值决定了内部恒流源对CT 充电电流的大小,而CT 的放电则由引脚5和引脚7之间的外接电阻决定.将充电回路和放电回路分开，有利于通过引脚5和引脚7之间的外接电阻来调节死区时间。
这样SG3525的振荡频率由下式进行计算：
FOSC=1/［(0.7＊RT+RD ）*CT]
取
kHz C R R f R k R nF C T D T D T T 407.0(1
200;3.3;10)==Ω
=Ω==+则：
同步端（引脚3）主要用于多只SG3525之间的外部同步,同步脉冲的频率应比震荡频率FOSC 略低一些，在本次设计中引脚3悬空.
2。
3PID 控制环
由SG3525的引脚9和引脚1进行PID 调节如图1。
5所示，负载反馈到引脚1接20Ω电阻，引脚1和引脚9之间接20Ω电阻（实验中用5K Ω滑动变阻器）和0。
101μF 电容形成比例微分环节，使该闭环系统调节更稳定而快速。
图1。
5 PID反馈控制
2.4软启动环节
SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个1μF的软启动电容。
上电过程中,由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的PWM比较器反向输入端处于低电平，PWM比较器输出高电平.此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。
只有软启动电容充电至其上的电压使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作［3］。
2。
5 PWM波输出
SG3525的引脚11和引脚14时两路PWM波互补输出端，两者仅最大能输出占空比为0。
5的PWM波，所以将两者通过二极管并联输出，以得到满足要求的PWM波。
3、MOSFET驱动电路
MOSFET驱动电路图如图1。
6。
图1.6 MOSFET 驱动电路
采用两个晶体管连接成的推挽输出。
左边接SG3525引脚11和引脚14的并联输出，右边输出接主电路MOSFET的控制端。
R3选100Ω限流电阻，通过10kΩ电阻接地，起接地参考作用否则，推挽输出一直为高。
两个晶体管NPN的集电极通过1kΩ电阻接电源，PNP的集电极通过1kΩ电阻接地,两者发射极并接通过一个100Ω电阻输出，作用是保护MOSFET。
推挽电路将PWM的低电压拉低以确保MOSFET的可靠关断。
4、隔离电路
隔离电路图如图1.7所示,采用PC817芯片进行隔离。
在负载端并接上两个串联的20kΩ电阻进行分压，PC817原边引脚1接在两个20kΩ电阻中间，引脚2通过20kΩ电阻接地（与主电路共地）起到限流的作用。
其副边的引脚4接到SG3525的引脚16获得5.1V稳压供电，引脚3通过两个3.3kΩ电阻接地（控制电路SG3525的地），从两个3.3kΩ电阻之间引线到SG3525的引脚1从而实现系统的闭环反馈调节和主电路与控制电路的“地”隔离。
图1。
7 隔离电路
5、保护电路
主要实现过压保护，利用SG3525的外部关断信号输入端引脚10（Shutdown该端接高电平时控制器输出被禁止.该端可与保护电路相连，以实现故障保护）控制过压保护.利用D触发器进行过压保护信号的锁存，与电源断电后的复位.利用比较器将所采信号和预设信号比较产生过压信号.保护电路图如图1。
8所示.
(完整)BUCK电路方案设计
图1.8 保护电路
比较器利用芯片LM358放大器，引脚8接SG3525的16引脚5。
1V稳压输出，引脚4接地（控制电路的地），(仿真中利用比较器实现该功能）。
将隔离电路相控制电路引脚1的输出信号接到引脚5，引脚2通过一个1kΩ一个3.3kΩ电阻分压出3.91V 输入,引脚7输出到D触发器（仿真图中利用简单的D触发器实现该功能）的引脚3上.D触发器74HC74N供电利用SG3525引脚16的5.1V稳压输出，引脚2引脚4接5.1V，引脚1通过1kΩ电阻接5。
1V电源通过25μF电容接地（与控制电路共地)，其作用是当电源断电时将引脚1放电使D触发器复位，过压信号清除.从引脚5输出到SG3525的引脚10进行pwm禁止控制，同时通过3.3kΩ（或1kΩ)电阻连接发光二极管接地（仿真图中用接地发光器代替）。
当隔离芯片向控制电路反馈信号大于3.91V时，比较器输出高电平，从而D触发器维持高电平输出，首先使得SG3525引脚10为高电平芯片关断主电路关断，其次D触发器输出的高电平使得发光二极管点亮进行过压报警，在关掉电源后，由于D触发器放电复位,发光二极管熄灭，SG3525芯片重新使能。
9。