國立台灣科技大學電子工程系

學年度第二學期實務專題

計畫書

電力電子專題

組 別： 101B28

組 員： 學號：B9902007 姓名：康育庭

學號：B9902237 姓名：周子傑

指導老師： 羅有綱

中華民國 2013 年 04 月 09 日

題目：電子電路專題

組員姓名及學號： B9902007 康育庭 B9902237 周子傑

組別：101B28

指導老師：羅有綱

一、 摘 要：

本電子電路的專題主要分成六塊板子，分別是 Buck、Boost、

Flyback、Forward、CCM PFC、TM PFC。這幾塊電路裡面，都有一

個共通點，就是用 MOSFET 當作開關，用來調變 PWM，產生不同寬

度的脈波，以用來控制輸出電壓的大小，以達到升壓、降壓、穩壓的

功用，至於這些波形產生的方式，是經由電容、電感充放電的方式。

進行步驟的部分，以 Buck 為例，先調整 ICTL494 的振盪元件，產生

三角波，利用此三角波我們可以得知頻率的大小，Buck 的操作頻率

是 100KHz，所以我們經由可變電阻可調至 100KHz，此時 ICTL494

也會產生一個相同頻率的方波，此方波利用可變電阻調整它的

PWM，送至 MOSFET 時，MOSFET 就如同開關一樣，輸入信號是 1

時就通，是 0 時，則反之。預期的成果的部分，同樣也以 Buck 舉例，

Buck 電路的預期成果要輸出的電壓恆小於輸入的電壓，且可以轉確

的調整出所需頻率和 PWM 調變效應。

二、 動機：

Buck電路

Buck 轉換器是所有轉換器中最基本，也最重要的。單獨的 Buck

轉換器可用於輸出/輸入側不需絕緣且輸出電壓低於輸入電壓的應

用。在某些小功率的用途十分廣泛。由於輸出電壓恆低於輸入電壓，

所以 Buck 轉換器亦稱為"降壓型"轉換器。這種轉換器的原始想法其

實很直接：將一直流電壓經由開關變成方波型式，再經一組電感/電

容濾波器，得到所要求的直流輸出。輸出電壓的高低，自然與開關時

間比例有關。現在定義工作週期(Duty Ratio 或 DutyCycle)為切換晶體

"關" (ON) 的時間與工作週期之比。顯然工作週期愈大輸出電壓就愈

高，這在所有轉換器都成立的。

Boost電路

BOOST 電路為 DC / DC 升壓電路，基本元件如圖二可看出主要元件

為儲能電感 L，功率晶體 Q1，功率二極體 D1，與輸出電容 C。

(1) 當功率晶體 Q1 導通時:

當 MOS 開關 Q1 導通，電流順向流過電感 L，此時電感上電壓為 Vd，

而電感上電流呈線性增加，此時二極體 D1 截止。

(2) 當功率晶體 Q1 截止時:

當 MOS 開關 Q1 截止，D1 二極體導通，則電感上的能量將會釋

放出來，而電感電流則呈線性降低，此時電感上電壓瞬間反相為

Vo-Vd。

Flyback 電路

FLYBACK 轉換器導源於降-昇壓型轉換器。(有兩個狀態)

狀態一:

當開關導通時，變壓器初級漸漸有電流流過，並將能量儲存於初級電

感上，由於變壓器的輸出繞組與輸入繞組極性相反，因此二極體為逆

向偏壓，故不導通，此時輸出能量完全由輸出電容提供。

狀態二:

當開關不導通時，由於磁場消失，導致繞組極性相反，此時變壓器於

狀態一所儲存的能量，經過二次側的二極體輸出到負載且將能量儲存

於輸出電容，變壓器的動作有如扼流圈(CHOKE)，所以在返馳式轉換

器的輸出部份，就不需額外的電感器。

Forward 電路

當 MOS 開關為 ON 時，大部分的輸入能量會從變壓器一次側傳送到

二次側，同時會有小部分能量儲存在變壓器的磁化電感中。此時 D2

為 ON，輸出電感充電，飛輪二極體 D3 因逆偏關閉。

當 MOS 開關為 OFF 時，變壓器的繞組極性反轉。此時 D2 為 OFF，

輸出電感電流放電，且為了電感電流之連續，飛輪二極體 D3 會被強

迫導通。同時，要避免變壓器飽和，必須存在第三繞組，使磁化電感

的能量由其釋放。

三、 研究方法：

由於我們專題剛開始做而已，所以才剛碰第一塊板子，第一塊電

路是 Buck，以前高中時期的時候，上電路學時，我們有交電容、電

感如何計算，但是 Buck 電路的電感要自己動手繞，然後去測量感值，

此專題一開始要去設計電路的迴路如何走，如何才不會產生電容效

應、線圈干擾等等，\首先先用 DXP 軟體設計線路，再來條孔徑大小，

自建零件庫…等迴路拉完之後，再去用影印機把迴路印下來，之後拿

去曝光機曝光，曝光時間最好設定在 65 秒左右，再用顯影劑把迴路

顯現出來，顯影劑的比例，把半包顯影劑倒入杯子中，然後裝滿整杯

水，之後均勻攪拌，再把板子放入顯影劑中，等待迴路顯影出來，最

後再放進去蝕刻機，把不必要的銅給蝕刻掉，如此一來就大功告成，

再把蝕刻出來的板子擦乾，然後再去鑽孔，鑽孔的部份我們採用了

0.8mm、1mm 的鑽針來鑽電路板，像是變壓器、MOS 等等，腳比較

大的零件就要用較粗的鑽針去鑽孔，鑽完之後，再把零件插上去，如

此一來 Buck 電路就大功告成了。

四、 預期成果：

Buck 電路做完之後，要拿去測試，測試的結果如下面所示:

要用示波器準去的模擬出結果。以下僅列出 Buck。

Vin: 10-14V / Vo: 5V / 6A

Vin (V) Io (A) Duty (%) Vo (V)

10 6 57.59 4.948

12 6 47.19 4.945

14 6 39.77 4.948

(MOS:IRF2907 RDS(ON)=4.5mohm DIODE:STPS1545CT )

Vin (V) Ii (A) Vo (V) Io (A) Efficiency (%)

10 0.633 5.019 1.2 93.10

10 1.665 4.989 3 89.54

10 3.381 4.948 6 83.76

12 0.551 5.017 1.2 92.65

12 1.398 4.990 3 89.90

12 2.924 4,945 6 84.92

14 0.465 5.021 1.2 92.50

14 1.16 4.996 3 90.21

14 2.433 4.948 6 85.65

CH1:MOS GS，CH2:MOS DS，CH3:DIODE跨壓，CH4:IL

Vin:10V

Vin 10V Io 0.3A(DCM)

Vin 10V Io 0.6A(TM)

Vin 10V Io 1.2A

Vin 10V Io 3A

Vin 10V Io 6A

Vin:12V

Vin 12V Io 0.3A(DCM)

Vin 12V Io 0.6A(TM)

Vin 12V Io 1.2A

Vin 12V Io 3A

Vin 12V Io 6A

Vin:14V

Vin 14V Io 0.3A(DCM)

Vin 14V Io 0.6A(TM)

Vin 14V Io 1.2A

Vin 14V Io 3A

Vin 14V Io 6A

五、 時間進度表

Gantt chart

月份

工作

項目

第

1

月

第

2

月

第

3

月

第

4

月

第

5

月

第

6

月

第

7

月

第

8

月

第

9

月

第

10

月

第

11

月

第

12

月

備

註

學習並熟練

Altium

Designer

● ●

實作 Buck

電路並了解 ● ● ●

實作

Boost 電路並

了解

● ●

實作

Flyback 電路

並了解

● ● ●

實作

Forward電路

並了解

● ● ● ●

實作

CCM PFC 電

路並了解

● ● ●

實作

TM PFC 電

路並了解

● ● ● ●

預定進度累

計百分比 3 5 16 33 42 48 50 64 80 85 90 100

六、 工作分配

本次實驗的六塊板子，我們採取個人制，所以沒有工作分

配上的問題。

七、 使用儀器及材料預估

專題研究儀器預估表

設備名稱 數量

電腦 1

數位示波器 1

電源供應器 1

電感量測器 1

曝光機 1

蝕刻機 1

掃圖機 1

鑽孔機 1

專題研究材料預估表

材料名稱 數量

TL494 X

電阻 X

電容 X

電感 X

MOSFET(IRF2907) X

變壓器 X

二極體(IN4148) X

電晶體(2SC1815、A1015) X

STPS1545CT X

可變電阻 X

稽納二極體 X

UC3842 X

LED X

八、 參考資料

書籍

江賢龍、周玉崑 電子學實習 出版社台科大

蔡朝洋 電子電路實作技術 全華圖書股份有限公司