电子电力课程设计--DCDC PWM控制电路的设计.doc

电 力 电 子 技 术 课 程 设 计 专业班级：09级应用电子技术一班 电力电子课程设计 一、设计课题：DC/DC PWM控制电路的设计 二、设计要求： 1、 设计基于PWM芯片的控制电路，包括外围电路。按照单路输出方案进行设计，开关频率设计为10KHZ；具有软启动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流控制功能。电路设计设计方案应尽可能简单、可靠。 2、实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。 3、设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正确性。 4、扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。 5、Buck电路图如下图： Buck电路图 三、设计方案 本次课程设计基于PWM芯片TL494进行设计，通过查阅该芯片的相关资料，了解其各引脚功能，结合设计要求进行电路设计。首先建立最基本的电路，然后在其上面进行改进，得到进一步满足条件与实际应用的电路，根据原理图在实验板上搭建电路进行试验，得出结果进行分析验证，最后得出DC/DC PWM控制电路。 四、设计原理图 如图所示为设计原理图，通过调节电位器Rp进行控制输出，从Vo端得到输出驱动电压的波形。 设计原理图 五、TL494各引脚功能 TL494的个引脚功能图如下表 TL494引脚功能表 引脚号 功能 引脚号 功能 1 误差放大器1的同相输入端 9 末极输出三极管发射极端 2 误差放大器1的反相输入端 10 末极输出三极管发射极端 3 输出波形控制端 11 末极输出三极管集电极端 4 死区控制信号输入端 12 电源供电端 5 振荡器外接震荡电容连接端 13 输出控制端 6 振荡器外接震荡电阻连接端 14 基准电压输出端 7 接地端 15 误差放大器2的反相输入端 8 末极输出三极管集电极端 16 误差放大器2的同相输入端 六、各部分功能及工作原理 首先设计其振荡电路，根据振荡公式f=1.1/（R3XC2）=10Khz，取R3=1KΩ,则电容C2=0.1uF；然后，将同样大小的电容电阻串联并加以电压接地后，在电容电阻中间引出一根信号线作为第四脚的输入端，作为死区控制信号的输入。 接着，通过示波器测量振荡电路的波形如图所示: 震荡电路波形图 根据实验所测得的波形图及TL494芯片的内部结构, 可得振荡电路的峰值为2.88V，若要对其输出波形进行控制，则在第三脚接入的电压需小于2.88-0.7=2.18V，即第三脚输入电压变化范围约为0-2.2V。如原理图所示，将1KΩ电阻与1-10KΩ电位器按照如原理图所示方式进行串联即可得到0-2.2V范围内变化的电压，从而得到应有的波形。 最后，将末级三极管的集电极接电源，发射极通过1KΩ电阻接地，即可得到如下图所示的方波信号： 输出驱动波形图 1、输出电压为20V至60Ｖ功能的实现 　　　 要想使得Buck电路的输出在20V至60V间变化 ，则根据其电压转换公式： Uo = αUi 得其驱动波形占空比α变化范围为0.2-0.6。 根据 公式：5/（1+Rp）=2.2x（1-α） 可得： 当α=0.2时，可算得Rp的阻值大小为1.84KΩ。 当α=0.6时，可算得Rp的阻值大小为4.68KΩ。 因此，如果要获得20V至60Ｖ的输出电压，Rp的调节范围在1.84KΩ至4.68KΩ之间。当α分别取不同值时，输出驱动波形如下图： α=0.2时的驱动波形 α=0.6时的驱动波形 2、当Zl短路或者Zmax=5A的控制 当Buck电路的Zl短路时,电流过高会造成器件的损害或者烧毁，此时必须对驱动电路的加以控制，使得在这种情况下的电压输出为0V，从而保护电路。要使输出电压输出为0V，则TL494输出的驱动脉冲为0。 此时，通过电流传感器将由于短路形成的大电流转化成芯片第三引脚输入电势的最大值（2.2V或者大于2.2V），这样所得的输出驱动波形为0，使得Buck电路的输出为0。当第三引脚输入电势为2.2V时，电位器Rp的大小为： 由 5/（1+Rp）=2.2x（1-α） 得 Rp=1.27KΩ 则，当Rp电阻值小于等于1.27KΩ时，通过第三管脚输入的电位值大于等于2.2V，从而使得驱动电路输出为0。通过电流传感器作用，引入反馈回路，控制Rp值小于等于1.27KΩ进行