一、半桥DC/DC变换器的设计参数

• 输入电压：60V DC
• 输入电流：0-2A
• 输出电压：28V
• 输出电流：0-3A
• 功率等级：<100W
• 开关频率：20kHz

二、硬件设计

2.1 半桥DC/DC变换器的硬件参数

半桥DC/DC变换器可运行为Buck变换器，反过来可运行为Boost变换器。

图1为半桥DCDC变换器的硬件资源示意图，包括直流电容器C1和C2、功率开关管Q1和Q2、电感器L、功率器件驱动电路、采样电路、主控板。

表1为给定设计参数下，半桥DCDC变换器的各硬件选型与设计，可直接用。

图1 半桥DC/DC变换器硬件资源示意图

表1 半桥DCDC变换器的硬件参数

类别	型号	备注
电容器C1	100V/220uF	电解电容
电容器C2	100V/220uF	电解电容
电感器L	1mH	额定电流5A
功率开关管	IRF540N	100V/33A
驱动电路	关键芯片UCC21520	详细见博客
主控板	关键芯片STM32F407	详细见博客
采样电路	电压传感器HVS025A	详细见博客

2.2 详细设计步骤（用作Buck变换器设计为例）

1） 电感器L的选型

电感器L的电流纹波一般为输出电流的20%~40%。本设计中，假设电感电流纹波为输出电流的30%，即满足下式

电感器L的最小电感值为（CCM模式）

电感器L的峰值电流

考虑设计余量，电感器L参数为：1mH，饱和电流5A。

2）输入电容C1选取

输入电容必须满足高频RMS电流能力，计算公式：

输入电容器C1的容值计算：

考虑设计余量，电容器C1选用电解电容100V/220uF，并联陶瓷电容100V/1uF进行高频解耦。

3) 输出电容C2选型

ESR最大允许值：

输出电容C的容值计算公式为：

考虑设计余量，电容器C2选用电解电容100V/220uF，并联陶瓷电容100V/1uF进行高频解耦。

4) 功率开关管选型与驱动电路设计

功率开关管的峰值电压为直流侧电压(60V)，功率器件的峰值电流取决于负载的最大电流值(3A)。因此，功率开关管可选IRF540N（100V/33A）。功率开关管的驱动电路采用UCC21520驱动芯片。

功率开关管与驱动电路设计详见往期CSDN博客。

5) 主控芯片选型与主控板设计

对于大多数电源类题目（如三相逆变器、PFC、电源变换器等），主控芯片推荐选用 STM32F407，理由如下：

1. 配备硬件FPU，可高效执行浮点运算与坐标变换，适合实现复杂控制算法；
2. 拥有丰富的PWM和ADC资源，能够满足中高复杂度控制系统的实时性与精度需求；
3. 与DSP28335相比，功耗更低，在电源类题目的效率指标上更具优势；

主控板设计详见往期CSDN博客。

6) 采样电路设计

为保证良好的隔离性、安全性和高测量精度，采样电路采用直流电压传感器+调理电路的设计。

直流采样电路设计详见往期CSDN博客。

三、设计实例

3.1. 半桥DC/DC变换器原理图和PCB图

图1半桥DC/DC变换器的原理图

图2 半桥DC/DC变换器的PCB图

3.2. 半桥DC/DC变换器的实物图

图3 通用半桥DC/DC变换器的整体实物图

图4 半桥DC/DC变换器的实物图

图4 驱动电路的实物图

图5 直流采样电路的实物图

图6 主控板的实物图

3.3. 测试结果

图7 半桥DCDC的输入与输出（输入62.7V/1.3A，输出28.97V/2.7A）

图8 半桥DCDC的输出电压纹波（纹波峰峰值=74.4mv）

相关博客如下：

1. 功率开关管与驱动电路设计详见博客链接：电赛电源速成--功率开关管选型与驱动电路设计_半桥与全桥的区别-CSDN博客
2. 主控板设计祥见博客链接：电赛电源速成—主控芯片选型与主控板设计_电赛电源题要用ti的芯片吗-CSDN博客
3. 采样电路的详细设计见博客链接：电赛电源速成—直流采样与交流采样的设计_交流电流信号采样处理电路-CSDN博客
4. 单相逆变器硬件设计和软件设计链接：手把手教你打电赛—单相逆变器硬件设计_单相并网逆变器参数设计-CSDN博客手把手教你打电赛—单相逆变器软件设计_ti逆变器软件设计-CSDN博客

WX公众号（电源海盗船）同步更新，公众号有仿真开源分享贴。

B站（电赛海盗船）同步更新视频。

感兴趣，请关注我们，将持续更新。