電子電力課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、一、設(shè)計(jì)課題：DC/DC PWM 控制電路的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)要求：1、設(shè)計(jì)基于PWM芯片的控制電路，包括外圍電路。按照單 路輸出方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，開關(guān)頻率設(shè)計(jì)為 10KHZ ;具有軟啟動(dòng)功能、 保護(hù)封鎖脈沖功能，以及限流控制功能。電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡可能 簡(jiǎn)單、可靠。2、實(shí)驗(yàn)室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建設(shè)計(jì)的 控制電路。3、 設(shè)計(jì)并搭建能驗(yàn)證你的設(shè)計(jì)的外圍實(shí)驗(yàn)電路，并通過調(diào)試驗(yàn) 證設(shè)計(jì)的正確性。4、擴(kuò)展性設(shè)計(jì)：增加驅(qū)動(dòng)電路部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容。5、Buck電路圖如下圖:cD5S動(dòng)輸入Buck電路圖三、設(shè)計(jì)方案本次課程設(shè)計(jì)基于PWM芯片TL494進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過查閱該芯片 的相關(guān)資料，了解其各引腳

2、功能，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。首先 建立最基本的電路，然后在其上面進(jìn)行改進(jìn)，得到進(jìn)一步滿足條件與 實(shí)際應(yīng)用的電路，根據(jù)原理圖在實(shí)驗(yàn)板上搭建電路進(jìn)行試驗(yàn)， 得出結(jié) 果進(jìn)行分析驗(yàn)證，最后得出 DC/DC PWM控制電路。四、設(shè)計(jì)原理圖如圖所示為設(shè)計(jì)原理圖，通過調(diào)節(jié)電位器 Rp進(jìn)行控制輸出，從Vo端得到輸出驅(qū)動(dòng)電壓的波形。VccI2v設(shè)計(jì)原理圖五、TL494各引腳功能TL494的個(gè)引腳功能圖如下表TL494引腳功能表引腳號(hào)功能引腳號(hào)功能1誤差放大器1的同相輸入端9末極輸出三極管發(fā)射極端2誤差放大器1的反相輸入端10末極輸出三極管發(fā)射極端3輸出波形控制端11末極輸出三極管集電極端4死區(qū)控制信號(hào)輸入端

3、12電源供電端5振湯器外接震蕩電容連接端13輸出控制端6振湯器外接震蕩電阻連接端14基準(zhǔn)電壓輸出端7接地端15誤差放大器2的反相輸入端8末極輸出三極管集電極端16誤差放大器2的同相輸入端六、各部分功能及工作原理首先設(shè)計(jì)其振蕩電路，根據(jù)振蕩公式 f=1.1/ (R3XC2) =10Khz , 取R3=1K Q則電容C2=0.1uF;然后，將同樣大小的電容電阻串聯(lián)并加 以電壓接地后，在電容電阻中間引出一根信號(hào)線作為第四腳的輸入 端，作為死區(qū)控制信號(hào)的輸入。接著，通過示波器測(cè)量振蕩電路的波形如圖所示：震蕩電路波形圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的波形圖及 TL494芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可得振蕩電路的峰值為2.88V,若

4、要對(duì)其輸出波形進(jìn)行控制，則在第三腳接入 的電壓需小于2.88-0.7=2.18V,即第三腳輸入電壓變化范圍約為0-2.2V。如原理圖所示，將1K Q電阻與1-10KQ電位器按照如原理圖 所示方式進(jìn)行串聯(lián)即可得到0-2.2V范圍內(nèi)變化的電壓，從而得到應(yīng)有 的波形。最后，將末級(jí)三極管的集電極接電源，發(fā)射極通過1KQ電阻接地，即可得到如下圖所示的方波信號(hào)：1、輸出電壓為20V至60 V功能的實(shí)現(xiàn)要想使得Buck電路的輸出在20V至60V間變化，則根據(jù)其電壓轉(zhuǎn)換公式：Uo = aji得其驅(qū)動(dòng)波形占空比a變化范圍為0.2-06根據(jù) 公式：5/ (1+Rp) =2.2x( 1-a) 可得：當(dāng)a=0.2時(shí)，

5、可算得Rp的阻值大小為1.84KQ。當(dāng)a=0.6時(shí)，可算得Rp的阻值大小為4.68KQ。因此，如果要獲得20V至60V的輸出電壓，Rp的調(diào)節(jié)范圍在1.84KQ至4.68KQ之間。當(dāng)a分別取不同值時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)波形如下 圖所示：2、當(dāng) 乙短路或者Zmax=5A 的控制當(dāng)Buck電路的乙短路時(shí)，電流過高會(huì)造成器件的損害或者燒毀， 此時(shí)必須對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的加以控制，使得在這種情況下的電壓輸出為 0V,從而保護(hù)電路。要使輸出電壓輸出為0V,則TL494輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖為0。此時(shí)，通過電流傳感器將由于短路形成的大電流轉(zhuǎn)化成芯片第三引腳輸入電勢(shì)的最大值(2.2V或者大于2.2V),這樣所得的輸出 驅(qū)動(dòng)波形為0,使

6、得Buck電路的輸出為0。當(dāng)?shù)谌_輸入電勢(shì)為 2.2V時(shí)，第三腳輸入電位值為2.2V,則流經(jīng)Ri電流大?。篒1 =U/ R 1=2.2mA則，通過電流傳感器作用，引入反饋回路，使得流經(jīng) R1 的電流值大于等于2.2mA,從而使得驅(qū)動(dòng)電路輸出為0。3、Ui=80-120V 且保持Uo=50V 的控制當(dāng) Buck 電路的 Ui 的輸入值大小在 80V 至 120V 間變化時(shí)，需將電路輸出穩(wěn)定在50V。根據(jù)DC/DC變換公式：Uo = aji可得占空比的變化范圍為 。 由第三腳電位公式 ： U=2.2(1-a) 可得當(dāng)a=0.417時(shí)，可算得流經(jīng)Ri電流大小為1.28 mA當(dāng)a=0.625時(shí)，可算

7、得流經(jīng)Ri電流大小為0.825 mA 因此，在輸入端電壓變化時(shí)，要想獲得輸出電壓穩(wěn)定為50V，則通過電壓傳感器的作用，引入反饋回路，調(diào)節(jié)流經(jīng)Ri的電流值，使之在0.825 mA -1.28 mA間變化，即可將電壓輸出穩(wěn)定在 50V。七、設(shè)計(jì)體會(huì)及建議這次的電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，是基于 TL494 芯片來(lái)設(shè)計(jì) PWM 的控制電路。結(jié)合設(shè)計(jì)要求，首先要自己搭建電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 通過不斷地調(diào)試及修改，最終得到正確的驅(qū)動(dòng)電路和波形，要充分 結(jié)合理論與實(shí)際，把平時(shí)學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。這次的課程設(shè) 計(jì)用到了數(shù)字電路中學(xué)到的器件管腳知識(shí)，以及如何搭建正確的電路，測(cè)試合理的測(cè)試點(diǎn)，這樣才能得到正確的波形通過這次的課