电力电子技术课程设计.docx
《电力电子技术课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子技术课程设计.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
电力电子技术课程设计
电力电子课程设计报告
课程名称：
电力电子技术课程设计
设计题目：
开关恒流电源设计
专业：
电气工程及其自动化班级：
学生姓名:
学号:
指导教师:
2014年6月18日
1.设计目的
（1）利用图书、论文和网络资源查找相关和相近的信息资料。
（2）至少掌握一种电路设计辅助软件，本课程设计只要求掌握altiumdesinger或protel99se，掌握PCB制板、电路制作工艺。
（3）利用Matlab进行辅助设计分析。
（4）掌握万用表、示波器使用技能。
（5）掌握构建实验和测试条件的方法。
.设计任务
（1）BuckChopper开关电源设计，要求正确选择控制方案，查阅参考资料。
（2）绘制电气控制原理图，包括主电路图，正确选择或设计元器件，订列元器件目录清单；
（3）设计部分工艺图纸（电气控制图，电器元件布置图，安装接线图）；
（4）BuckChopper电源电路原理分析，定量计算。
（5）进行仿真分析。
（6）设计并制作如图1所示开关稳压电源。
图1
（7）BuckChopper电源电路的原理分析，定量计算，学习和运用有关的辅助设计工具，进行相关的设计、制作、调试和测试。
（8）编制完整的设计说明书。
具体设计指标要求：
●输入：
直流90~140Vac。
●输出：
电源恒流350mA，工作电压范围40~60V（任取一合适的值）,纹波电压<1%。
●开关电源的工作频率为20kHz左右。
●采用脉冲宽度调制控制集成电路HV9910。
1.BuckChopper电源电路设计
原理如图1和图2所示。
图2
图3
（1）导通状态
（2）截止状态
（3）输入输出关系
ε称为占空比
2．PWM触发脉冲芯片选型
选择HV9910为PWM触发脉冲芯片。
HV9910是PWM高效率LED驱动IC。
它允许电压从8VDC一直到450VDC而对HBLED有效控制。
HV9910通过一个可升至300KHz的频率来控制外部的MOSFET，该频率可用一个电阻调整。
LED串是受到恒定电流的控制而不是电压，如此可提供持续稳定的光输出和提高可靠度。
输出电流调整范围可从MA级到1.0A。
HV9910使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达450V的浪涌输入电压的冲击。
对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910的线性调光器的外部控制电压所控制。
另外，HV9910也提供一个低频的PWM调光功能，能接受一个外部达几KHz的控制信号在0-100％的占空比下进行调光。
器件极限参数
VintoGND......................................................................................-0.5Vto+470V
CS......................................................................................................-0.3Vto0.8V
LD，PWM_DtoGND.......................................................................-0.3Vto（Vdd--0.3V）
GATEtoGND...................................................................................-0.3Vto（Vdd+0.3V）
ContinuousPowerDissipation（TA=+25°C）（Note1）
16-PinSO（derate7.5mW/°Cabove+25°C）................................750mW
8-PinDIP（derate9mW/°Cabove+25°C）....................................900mW
8-PinSO（derate6.3mW/°Cabove+25°C）...................................630mW
OperatingTemperatureRange............................................................-40°Cto+85°C
JunctionTemperature..........................................................................+125°C
StorageTemperatureRange................................................................-65°Cto+150°C
封装信息
图4
5.参数设计
因输出工作电压Vo取50v，输出恒流为230毫安。
输入电压为90-140v，
所以占空比为：
.
当Vs=90时，D=50/90=0.556;当Vs=140时，D=50/140=0.357.所以占空比的变化范围为35.7%-55.6%
验算
满足实验要求。
6.Matlab仿真波形
改变电容大小通过MATLAB仿真所得到的图形如下所示：
L=0.0033H,C=30uf
C=22uf
C=6.8uf
通过改变电容的大小，利用MATLAB进行仿真得出的结果为，改变电容可以改变其纹波电压，当在电路中并入电容时可以使其电路稳定性增加。
改变电路稳定性。
7.原理图设计
原理图设计如图6所示。
图6
8.PCB设计
根据所画出的电路原理图画出PCB图，PCB设计如图7和图8所示：
图7
a
3D图背面3D图正面
图8
9．器件清单
器件清单如表1所示。
表1器件清单
Comment
Description
Designator
Footprint
LibRef
Quantity
CapPol1
PolarizedCapacitor（Radial）
C1
Capacitor22UF
CapPol1
1
Cap
Capacitor
C2,C3
Capacitor
Cap
2
Diode
DefaultDiode
D1
BYV26
Diode
1
Inductor
Inductor
L1
inductor3mh
Inductor
1
Header2
Header,2-Pin
P1,P2
HDR1X2
Header2
2
MOSFET-N
N-ChannelMOSFET
Q1
TO-220
MOSFET-N
1
Res1
Resistor
R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R11,R12,R13,R14
AXIAL-0.4
Res1
12
HV9910
U1
HV9910soic
HV9910
1
10.波形测试
实验参数如表2所示：
表2实验参数对应表
输入电压（V）
输出电流（mA）
门极信号对应图号
CS端检测信号对应图号
占空比
90
230
DS000
DS006
28%
100
223
DS001
DS007
25%
110
217
DS002
DS008
22%
120
215
DS003
DS009
20%
130
213
DS004
DS010
18%
140
213
DS005
DS011
17%
测试波形如下所示：
DS000DS006
DS001DS007
DS002DS008
DS003DS009
DS004DS010
DS005DS011
输入电压在90到140V之间，恒流范围在230到240mA之间，偏差10mA。
从波形图可以看出随着输入电压的升高，HV9910门极输出信号的占空比逐渐减小，CS端信号峰值检测电流信号占空比也随着减小。
实现了信号反馈，基本实现了恒流。
11．总结
通过一个星期紧张而又充实的实训之后，我们的有关恒流源的设计也基本进行完毕。
在这紧张而又的一个星期之内，我们学习了如何利用MATLAB进行仿真，并通过改变电路中原件的参数，来实现改变电路稳定性的功能。
通过对MATLAB操作与应用，让我深刻感受到MATLAB的强大之处，可以对所学习到的理论知识进行实际的操作运用。
并且，在电路图与PCB图转换运用时可以很好的分析电路原理，能够熟练的掌握软件的使用。
在实践中学会如何布线，如何制板和焊接。
在焊接过程之中所存在的问题认真分析，锻炼了我分析问题和解决问题的能力。
在对板子波形进行测试的过程中，对示波器的运用和通过调节电容大小分析波形的变化规律。
在本次设计之中，让我平时所学习的理论知识得以运用，并且通过自己进行测试来锻炼自己的动手能力，从理论实践到实际运用，我感觉到自己的知识还十分有限，在以后的学习中多多加强自己的动手能力。
升级会员 