基于双向DC-DC电路的Buck开关电源设计
学号31042401姓名：李群 同组成员：蒋世程，陈志明
一、 Buck开关电源设计要求 （1）输入电压：20VDC～30VDC （2）输出电压：15VDC±1% （3）输出额定电流（Iorated）：2A （4）最小负载电流（Iomin）：0.2A （5）过载保护动作电流：2.2A～2.5A （6）电源调整率：SU ? 0.5%
（7）负载调整率：SI ? 0.5%
（8）输出纹波：?Uopp ? 0.15V 二、主电路参数设计 （1）滤波电感设计
输出最小电流为0.2A，最大负载阻抗RLmax ?75? ，设计此时电感电流临界连 续。
当输入电压变化时，占空比变化范围为：Dmax ? 0.75 、Dmin ? 0.5
1
L ?(1?D )R T ? 375μH 取 L ?375μH
1
(1 ?Dmin )DminUdmax
? 0.4A ?I Lpp1 ??
fL
2
min
Lmax 1
(1 ?Dmax )DmaxUdmin
? 0.2A ?I Lpp2 ??
fL
电感最大峰值电流
ILmax ?Iomax ??I Lppmax ? 2.5 ? 0.2 ? 2.7A
2
1
电感电流最大有效值 I Lrmsmax ?I orated ? 2A 采用 EI28 磁芯，电感设计数据如下： 材料： TP3 或TP4，最大磁密：Bm ? 0.3T
1
初级绕组匝数：
N ?
LI Lmax
? 40.1
取 N ?41
Ae Bm
气隙垫层核算：
2 ?Bm
?0
??NI Lmax
气隙垫层 ?? 0.23mm
电感绕制参数：
初级绕组线径：?0.35mm漆包线3股并绕41匝 气隙垫层：3层纸
（2）输出滤波电容设计
C ?
?6?6
铝电解电容，有ResrC ?65?10??F，电容选择应满足C?65?10??
U dmax Dmin (1 ?Dmin )
8Lf ?U opp
2
? 2.8μF
考虑等效串联电阻影响，电容选择应满足?ICmax Resr ??U oppmax ，对于大多数
?I Cmax
，?U oppmax
由于?ICmax ??I Lmax ，有：C ? 65 ?10 ?6 ?0.4 ? 173 ?10?6 F
0.15 取 C13 ?C19?220μF
C18 ?47μF
（3）主电路开关元件设计
MOS 管最大有效值电流 I VTrmsmax ?Iorated
Dmax ? 1.7A
2
同步整流MOS 管最大有效值电流
IVTrmsmax?Iorated 1 ?Dmin ? 1.4A
MOS管选择：额定电流不小于3A，额定电压不低于100V MOS管选择：IRF630N
额定电流9.3A
额定电压200V
开通时间： ton ?tdon ?tr ? 22ns 关断时间：toff ?tdoff ?tf ? 42ns
峰值脉冲电流：Ism ? 37A
（4）RCD 缓冲电路设计 1）电路运行基本条件
MOS 管关断时DS 间最高电压UABmax：U ABmax ?Udmax ? 30V
MOS 管最小占空比Dmin 或最小导通时间tonmin：Dmin ? 0.5 ，tonmin ?10μsMOS 管最大负载电流IAmax：I Amax ?I Lmax ? 2.7A
MOS管开关频率f：f ?50kHz
T ? 20μs
MOS 管的关断时间tf：tf ? 15ns
MOS 管允许最大电压上升率：无要求
MOS 管导通允许最大峰值电流ICpmax：ICpmax ? 37A
MOS 管开通允许最大电流上升率：无要求 2）参数设计
Cs 电容选择：
I
Amaxtf 2C?UU
Cf ??dmin
CS ?? 0.68nF
S
电容选取：CS ? 2.2nF 、额定电压50V 3）Rs 参数设计（5 分）
3RSCS ?tonmin ? 10μs
RS ? 152??U
ABmax R?I
Amax ?ICpmax
RS ? 0.9??
S
3
?
P ?
R
1
fC U2
ABmax
? 0.05W
取0.2A 左右
S
2
Rs电阻选取：20? 0.25W
4）二极管选择
MOS 管额定电流：I VTrms ? 1.7A 1.7
?k ? s VD sa
1.57?10
VDs 额定电压：不小于30V VD额定电流：I
二极管选取：HER102 额定电流1A，额定电压100V
三、SG3525A控制电路参数设计
（1）开关频率设置
选择 SG3525A 控制芯片，由于该芯片为双端输出控制，故电路采用双路脉 冲合成模式，主电路采用双向DC-DC 变换电路。
根据：f ?
1 C10(0.7R9 ? 3R8 )
C10 ? 10nF
振荡频率：f ? 50kHz R8 ? 47
得到： R9 ? 2.7k? （2）电压反馈设置
反馈参考电压选择2.5V，则分压电阻：R15 ?R19 ，选择：R15 ?R19 ? 2k?
输出电压15V，则有： '
U (R ?R) o 22 21
R20 ?R21 ?R22
? 2.5V R21 ?1k?
R22 ? 1.5k?
反馈分压电阻选择：R20 ? 5.6k? （3）电流反馈设置
输出最大电流2.5A，电流取样电阻R23 ?0.1? ，电流反馈控制输入电压阈值 1V，则电流反馈放大电路增益为4。
取：R18 ? 30k? 、R25 ? 10k? 。
为了滤除高频干扰波，设置低通滤波器，输入信号高频滤波由R24、C21组成，
截止频率为：f cnr1 ??
1
? 2kHz
2πR24C21
取：R24 ?1k?、C21 ? 0.1μF
4
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