buck电路的dcdc转换设计
【摘 要】随着电子产品与我们的生活越来越紧密相连，电子产品的技术发展也成为人们关注的重点。数字化是电子技术发展的必然趋势，电子技术可以分为两类模拟电子技术和数字电子技术。数字电子技术的抗干扰能力很强，可以充分实现数据信号的数字传输，对于数据的加密处理也很有利。此论文对最基础的BUCK电路进行讨论研究，通过占空比的调控来观察输出的电压和电流值。BUCK电路是一种降压斩波器，也是DC/DC基本拓扑，是最基本的DC/DC电路之一。所以用BUCK转换器来实现DC转换。简单的BUCK电路结构的输出电压不是很稳定，需要通过数据采样得到PWM调制波与基准电压比较，实现BUCK电路的闭环控制系统。
目录
一、引言 1
二、BUCK电路的原理及主要特性 2
（一）BUCK电路的原理 2
（二）BUCK电路的主要特性 3
三、TL494芯片的工作原理、特征及作用 3
（一）TL494芯片的工作原理 3
1、TL494内部电路框图 3
2、TL494引脚功能 4
3、TL494工作原理简述 5
（二）TL494芯片的主要特征 6
（三）TL494芯片的作用及脉冲控制波形 6
（四）TL494的极限参数 8
四、系统软件设计 8
（一）控制系统 8
（二）压降芯片模块 10
1、LM2596降压模块原理图 10
（三）其他芯片的作用 11
1、IR2109芯片 11
2、I282A芯片 12
3、LM2576芯片 12
4、LM393N芯片 12
5、L7805芯片 13
五、实验过程 13
（一）挑选芯片、电容等器件 13
1、芯片选型 13
2、输入电容选型 13
3、输出电容的选型 14
4、电感选型 14
（二）搭接电路 14
（三）观察示波器 14
（四）数据结论 16
六、结论 17
致谢 18
参 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
考文献 19
附录1：电路原理图 20
附录2：PCB图 21
附录3：实物正反面图 22
附录4：元件清单表 23
一、引言
如今科技是飞速的发展，DC/DC变换器被广泛应用于军事、航空、电子自动化、工业仪器和其他的各个重要领域。BUCK电路是DC/DC的基本拓扑，是最基本的DC/DC电路之一。鉴于微处理器越来越高速化，DC/DC变换器从低功率到中功率变化是必定的趋势，因此DC/DC变换器的功率增长速度也非常快的。这就是它主要用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、电信通讯设备、多通道通信和传输设备的原因。
DC/DC变换器将一个固定的直流电压转化为可变的直流电压，这样的改变高效又节能。小功率变换器常常会使用BUCK模式或者BOOST模式。这种技术效率很高且节约电能，因此被广泛的应用，同时也拥有着广阔的应用前景。在电力系统和工业领域中，有大量对宽输入且上限为高电压进行变换的需求。例如，在电动汽车中，把动力电池的高电转化为24V/12V的输出；再如汽车充电器，车上电池电压正常为直流10V14.5V。如果使用BUCK电路的DC/DC转换便可转化为5V电压，此时就可以给手机充电，由此可以看出它的高效率且节能便捷。
一个电子设计最重要的便是电源，如果电源不妥就不用考虑其他的设计了。在这个DC/DC变换器里，它所应用的电路模式是开关模式，就相当于是一个开关电源。如若单级电路直接被用于DC/DC变换，尽管技术是成熟的、拓扑和控制也是简单的、使用的设备也少，但是需要采用特别的高压开关器件，不仅价格昂贵，而且同时在宽输入电压下，变换器的效率也不高。因此，在更高要求的应用下，使用二级转换的办法是最佳方案。通常的两级变换的方法是：高输入的电压通过像BUCK或BOOST这样类似的电路转化为中间电压后，再通过DCDC变换器这样的电路把中间电压转化为我们需要的输出电压。这样，通过两级电路的合理设计，可以使用普通高压开关管完成输入高压的变换，大大降低成本，从而提升整体效率。 二、BUCK电路的原理及主要特性
（一）BUCK电路的原理
/
图21 BUCK电路的基本结构
如上图21 BUCK电路的基本结构所示，此图为BUCK电路图。BUCK电路实际就是降压电路，它的基本电路结构是DC/DC转换电路。输出的电压低于输入的电压；输入电流是脉动的，即断断续续的，然而输出的电流是连续的。
/
图22 开关连接时BUCK电路图
如上图22 开关连接时BUCK电路图所示。当开关管为高电平时，开关管导通，此时的储能电感UL充电；流经的电流线性增加，同时给CO充电；给负载RL提供能量。
/
图23 开关断开时BUCK电路图
如上图23开关断开时BUCK电路图所示。当开关管为低电平时，开关管断开，此时储能电感UL放电；流经的电流线性减少；输出电压靠输出滤波电容CO放电和电感电流维持。
（二）BUCK电路的主要特性
BUCK电路的主要特性有：输出电压小于输入电压；非常低的输入输出电压差；内部损耗非常小；很高的输出电压稳定度；很好的负载和线性调整率。
三、TL494芯片的工作原理、特征及作用
（一）TL494芯片的工作原理
1、TL494内部电路框图
本实物设计主要由TL494芯片来实现控制。下图31为TL494芯片内部电路框图所示。
目录
一、引言 1
二、BUCK电路的原理及主要特性 2
（一）BUCK电路的原理 2
（二）BUCK电路的主要特性 3
三、TL494芯片的工作原理、特征及作用 3
（一）TL494芯片的工作原理 3
1、TL494内部电路框图 3
2、TL494引脚功能 4
3、TL494工作原理简述 5
（二）TL494芯片的主要特征 6
（三）TL494芯片的作用及脉冲控制波形 6
（四）TL494的极限参数 8
四、系统软件设计 8
（一）控制系统 8
（二）压降芯片模块 10
1、LM2596降压模块原理图 10
（三）其他芯片的作用 11
1、IR2109芯片 11
2、I282A芯片 12
3、LM2576芯片 12
4、LM393N芯片 12
5、L7805芯片 13
五、实验过程 13
（一）挑选芯片、电容等器件 13
1、芯片选型 13
2、输入电容选型 13
3、输出电容的选型 14
4、电感选型 14
（二）搭接电路 14
（三）观察示波器 14
（四）数据结论 16
六、结论 17
致谢 18
参 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
考文献 19
附录1：电路原理图 20
附录2：PCB图 21
附录3：实物正反面图 22
附录4：元件清单表 23
一、引言
如今科技是飞速的发展，DC/DC变换器被广泛应用于军事、航空、电子自动化、工业仪器和其他的各个重要领域。BUCK电路是DC/DC的基本拓扑，是最基本的DC/DC电路之一。鉴于微处理器越来越高速化，DC/DC变换器从低功率到中功率变化是必定的趋势，因此DC/DC变换器的功率增长速度也非常快的。这就是它主要用于服务性的医疗和实验设备、工业控制设备、电信通讯设备、多通道通信和传输设备的原因。
DC/DC变换器将一个固定的直流电压转化为可变的直流电压，这样的改变高效又节能。小功率变换器常常会使用BUCK模式或者BOOST模式。这种技术效率很高且节约电能，因此被广泛的应用，同时也拥有着广阔的应用前景。在电力系统和工业领域中，有大量对宽输入且上限为高电压进行变换的需求。例如，在电动汽车中，把动力电池的高电转化为24V/12V的输出；再如汽车充电器，车上电池电压正常为直流10V14.5V。如果使用BUCK电路的DC/DC转换便可转化为5V电压，此时就可以给手机充电，由此可以看出它的高效率且节能便捷。
一个电子设计最重要的便是电源，如果电源不妥就不用考虑其他的设计了。在这个DC/DC变换器里，它所应用的电路模式是开关模式，就相当于是一个开关电源。如若单级电路直接被用于DC/DC变换，尽管技术是成熟的、拓扑和控制也是简单的、使用的设备也少，但是需要采用特别的高压开关器件，不仅价格昂贵，而且同时在宽输入电压下，变换器的效率也不高。因此，在更高要求的应用下，使用二级转换的办法是最佳方案。通常的两级变换的方法是：高输入的电压通过像BUCK或BOOST这样类似的电路转化为中间电压后，再通过DCDC变换器这样的电路把中间电压转化为我们需要的输出电压。这样，通过两级电路的合理设计，可以使用普通高压开关管完成输入高压的变换，大大降低成本，从而提升整体效率。 二、BUCK电路的原理及主要特性
（一）BUCK电路的原理
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图21 BUCK电路的基本结构
如上图21 BUCK电路的基本结构所示，此图为BUCK电路图。BUCK电路实际就是降压电路，它的基本电路结构是DC/DC转换电路。输出的电压低于输入的电压；输入电流是脉动的，即断断续续的，然而输出的电流是连续的。
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图22 开关连接时BUCK电路图
如上图22 开关连接时BUCK电路图所示。当开关管为高电平时，开关管导通，此时的储能电感UL充电；流经的电流线性增加，同时给CO充电；给负载RL提供能量。
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图23 开关断开时BUCK电路图
如上图23开关断开时BUCK电路图所示。当开关管为低电平时，开关管断开，此时储能电感UL放电；流经的电流线性减少；输出电压靠输出滤波电容CO放电和电感电流维持。
（二）BUCK电路的主要特性
BUCK电路的主要特性有：输出电压小于输入电压；非常低的输入输出电压差；内部损耗非常小；很高的输出电压稳定度；很好的负载和线性调整率。
三、TL494芯片的工作原理、特征及作用
（一）TL494芯片的工作原理
1、TL494内部电路框图
本实物设计主要由TL494芯片来实现控制。下图31为TL494芯片内部电路框图所示。
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