ET,在t0时刻驱动V导通,电源Ui向负载供电,负载电压U0E,负载电流i0按指数曲线上升。当tt1时,控制MOSFET关断负载电流经二极管VD续流,负载电压U0近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小,通常使串联的电感L值较大。电路工作时的波形图如图3所示。
UGe
To
toff
O
I0
T
i1
i2
t1t2
I10i20
o
U0E
o
图3降压斩波电路的工作波形
2
f至一个周期T结束,再驱动MOSFET导通,重复上一周期的过程。当电路工作处于稳态时,负载电流在一个周期的初值和终值相等,如图3所示。负载电压平均值为(21)
负载电流平均值为
(22)
式中,to
为MOSFET处于通态的时间;toff为MOSFET处于断态的时间;T为开关周期;
为导通占空比。
由式(11)可知,输出到负载的电压平均值U0最大为U,减小占空比,U0随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。根据对输出电压平均值进行调试的方式不同,可分为三种工作方式:1保持开关导通时间不变,改变开关T,称为频率调制工作方式;2保持开关周期T不变,调节开关导通时间,称为脉冲宽调制工作方式;3开关导通时间和开关周期T都可调,称为混合型。
三控制电路
控制电路需要实现的功能是产生控制信号,用于控制斩波电路中主功率器件的通断,通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的目的。斩波电路有三种控制方式:1保持开关周期T不变,调节开关导通时间to
,称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型;2保持导通时间不变,改变开关周期T,成为频率调制或调频型;3导通时间和周期T都可调,是占空比改变,称为混合型。因为斩波电路有这三种控制方式,又因为PWM控制技术应用最为广泛,所以采用PWM控制方式来控制MOSFET的通断。PWM控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲,改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制,只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压,因此脉冲既是等幅的,也是等宽的,仅仅是对脉冲的占空比进行控制。
3
f图四SG3525引脚图
对于控制电路的设计其实可以有很多种方法,可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD等等来输出PWM波,也可以通过特定的PWM发生芯片来控制。因为课程设计要求,所以我选用一般的PWM发生芯片来进行连续控制。对于PWM发生芯片,我选用了SG3525芯片,其引脚图如图四所示,它是一款专用的PWM控制集成电路芯片,它采用恒频调宽控制方案,内部包括精密基准源、r