摘要高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源，通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。

它能把电网提供的强电和粗电，它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。

BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。

关键词：稳压电源；buck变换器AbstractHas been widely used in the DC power supply, AC power supply, industry power supply of high frequency switching power supply, communication power supply, communication power supply, inverter power supply, computer power supply etc.. It can provide high power and coarse grid electricity, it is an important system of modern electronic equipment "the blood flow to the heart". BUCK converter is a switch for power supply the basic topology of BUCK converter, also called buck converter, a DC chopper for buck to input and output voltage, the output voltage is less than the input voltage, because of its variable function superior, therefore, it can be directly used for the need for direct step-down place.Keyword：regulated power supply；BUCK converterII目录摘要------------------------------------------------------------------------------ⅠAbstract------------------------------------------------Ⅱ第一章设计目的与要求-----------------------------------11、设计目的-------------------------------------------12、设计要求-------------------------------------------1第二章主电路设计与元件参数选型-------------------------21、主电路设计-----------------------------------------22、IGBT驱动电路简介-----------------------------------33、元件参数选型----------------------------------------3第三章系统建模与仿真-----------------------------------51、MATLAB仿真简介------------------------------------52、主电路建模-----------------------------------------53、控制电路的实现-------------------------------------104、仿真中出现的问题以及解决方法-------------------------11第四章仿真结果分析------------------------------------14第五章设计小结----------------------------------------15第六章参考文献-------------------------------------------------------------16第一章设计目的与要求1、降压斩波电路的设计目的(1)、通过对降压斩波电路（buck chopper）的设计，掌握buck chopper 电路的工作原理，综合运用所学知识，进行buck chopper电路和系统设计的能力。

(2)、了解与熟悉buck chopper电路拓扑、控制方法。

(3)、理解和掌握buck chopper电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。

(4)、具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。

2、降压斩波电路的设计要求(1)、计内容: 对Buck Chopper电路的主电路和控制电路进行设计，参数如下：直流电压E＝380V，反电动式E1＝48V，输出功率为5KW。

(2)设计要求(a)理论设计：了解掌握Buck Chopper电路的工作原理，设计Buck Chopper电路的主电路和控制电路。

包括：IGBT电流,电压额定的选择，画出完整的主电路原理图和控制电路原理图、列出主电路所用元器件的明细表。

(b)仿真实验:利用MATLAB仿真软件对Buck Chopper 电路主电路和控制电路进行仿真建模设计第二章 主电路设计与元件参数选型1、主电路设计降压斩波电路主电路工作原理图如下：图一：降压斩波电路主电路工作原理图（1）t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压0U E =，负载电流0i 按指数曲线上升。

（2）t=t1时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压0U 近似为零，负载电流0i 呈指数曲线下降。

通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。

当电路工作稳定时，负载电流在一个周期的初值和终值相等如图2所负载电压的平均值为：0on on on off t t U E E E t t T α===+ 式中，on t 为V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比，简称占空比或导通比。

负载电流的平均值为：00U I R =若负载中L 值较小，则在V 关断后，到了2t时刻，，负载电流已衰减至零，会出现负载电流断续的情况。

负载电压0U平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。

2、IGBT驱动电路简介IGBT 是三端器件，具有栅极G，集电极 C和发射极 E。

它是个场控器件，通断由栅射极电压 Uge决定。

Uge 大于开启电压Uge(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT 导通。

通态时电导调制效应使电阻 R减小，使通态压降减小。

当栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT 关断。

一般IGBT的开启电压Uge（th）在 25度时为2~6V左右，而实际一般驱动电压取15~20V，且关断时施加一定幅值的负驱动电压，有利于减小关断时间和关断损耗。

在栅极串入一只低值电阻有利于减小寄生振荡，该电阻值应随被驱动器件电流定额值的增大而减小。

图二：IGBT结构3、元件参数选型有题目知P=5000W ，U=380V ，E=0V ，U2=48V ，所以负载电阻R=22Ω，占空比为12.6%，有频率f=5KHZ ，所以T=1/f=0.0002S 。

由于反电动势E=0所以m=E m /E=0。

（1）IGBT 的选择：因为本电路设计的E=48V , 因此根据P=5000W ，U=104V ，由于晶闸管安全域量可知所选IGBT 的额定电压与额定电流分别为200-300V 、50A-100A 。

（2）栅极串联电阻Rg 的阻值：根据IGBT 的选择，由可知知R 的值为10欧。

（3）其他元器件的选择标准如下：二极管额定电压50V 电流有：式中，（4）电感取很大。

R E m e e R E R E e e I m T t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=1111//101ραρττR E m e e R E R E e e I m T t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=----ραρττ1111//201RL /=ττρ/T =E E m m /=αρττ=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=T T t t 11/第三章系统建模与仿真1、MATLAB仿真简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB的优势如下：（1）友好的工作平台和编程环境；（2）简单易用的程序语言；（3）强大的科学计算机数据处理能力；（4）出色的图形处理功能；（5）应用广泛的模块集合工具箱；（6）实用的程序接口和发布平台；（7）应用软件开发（包括用户界面）。

2、主电路建模（1）在simulink平台下新建一个m文件（2）根据主电路在matlab中搭建模块图三Scope增加引脚图四根据原理图，设置相关的参数，其中U=380V，PWM的占空比为12.6%（根据计算可得），电阻取值22欧姆，电感取值很大，搭建的matlab 模型如下图：图五：占空比调节图六：设置输入信号大小图七：设置电感值图八：设置电阻值图九：设置g级电阻值图十：仿真模型图（3）调试结果输出电流I0波形图输出电压U0波形图3、控制电路的实现在本设计中，IGBT的驱动采用了东芝公司的TLP250芯片。

TLP250前端最小导通电流为5mA，供电电压为10—35V，输出电流可达1.5A，隔离电压可达2500V，额定工作频率为25KHz。

据此，TlP250满足设计要求，并且外围电路简单，工作稳定可靠。

IGBT的驱动电路如图所示。

PWM信号输入TLP250，然后，TLP250从G1和E1输出IGBT的驱动信号，G1和E1分别接到IGBT的栅极和发射极。

为了使IGBT可以加快关断速度，使系统运行更加可靠，当IGBT 关断时，使栅极和发射极之间为负电压。

在电路中，采用9V的稳压管Z1，供电电压为24V。

当前端输入导通时，栅极和发射极之间产生15V电压，驱动IGBT导通；当前端输入关断时，栅极和发射极之间产生负9V的电压，加快了IGBT的关断，保证了系统的可靠运行。

4、仿真中出现的问题以及解决方法（1）刚开始进去的时候没有设置仿真参数，在查阅了相关的步骤以及相关的资料后，设置了算法参数、仿真的开始时间和停止时间，设置的算法为ob23tb算法。