2022年全国大学生电子竞赛开关稳压电源设计方案.docx

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1、精品学习资源开关稳压电源设计摘要基于电路设计的要求，开关稳压电源电路主要由隔离变压 、整流滤波、 DC-DC变换器、掌握系统、显示等电路模块组成；挑选了Boost升压变换器实现 DC-DC变换，电路结构简洁，转换效率高；选用小导通电阻、高开关速度的IRF640管为开关管，选用快速复原二极管 RHRP1512整0 流，削减反向导通时间，降低损耗；掌握系统选用单片机 ADuC81和2 脉宽调制掌握器 SG3525通过双闭环回路共同掌握DC-DC变换电路，实现输出电压稳固、可调；SG3525产生高频脉冲掌握 DC-DC变换， ADuC81实2 现显示、 A/D和D/A转换、过流爱护、处理电压反馈信号

2、、对ADuC81进2 行掌握、显示和人机交换等功能；通过试验验证电路实现了设计要求的全部基本指标，并且DC-DC变换效率达到 85%；电路设计仍有许多不足，各项设计指标仍有待进一步提高；1 系统方案设计与论证1.1 设计思路基于题目的基本要求，可以采纳图 1所示的方案；系统主要由 隔离变压 、整流滤波、 DCDC变换器、掌握系统、显示等电路模块组成； 隔离变压模块实现 220VAC变压为 1 8VAC，再经整流滤波电路转换为直流电压； 掌握器模块实现数码管显示、 A/D和 D/A转换、过流爱护、 DCDC电压输出掌握和稳压、显示、人机交换等功能；过流爱护电路实现输出电流过流爱护功能；同时，电压

3、负反馈电路进一步对负载电压进行精确掌握；欢迎下载精品学习资源1.2 方案的论证1.2.1 DC-DC 主回路拓扑设计的要求是进行升压变换，挑选了 Boost 变换器； Boost换器电路结构简洁， 由开关管、二极管、电感、电解电容等元件组成，便于进行电路设计，稳压性 能优，并且转换效率高；原理图如图 2所示；开关稳压电源设计报告 2） 接 方案一：单片机来实现整个系统的掌握；该方案的优点 ：布线简洁，硬件设计节约时间； 该方案的缺点 ：掌握软件编程工作量大、难度大；全部的掌握都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高；该设计要求对 DC-DC 变换器实现 PWM 掌握的开关频率至少要为100

4、KHZ ，这是单片机难于实现的；2）方案二：单片机和脉宽调制型掌握器共同实现整个系统的掌握；该方案的优点 ：掌握系统软件编程工作量较小，难度不大；用脉宽调制型掌握器实现PWM 掌握，产生频率为100KHZ 的脉冲较简洁，并且完全由硬欢迎下载精品学习资源件产生高频脉冲，实时性好；单片机掌握的任务较轻，对单片机硬件资源要求不高；该方案的缺点 ：硬件电器设计难度较大；电路板布线工作量较大；经过方案比较与论证，最终确定用方案二-单片机和脉宽调制型掌握器共同实现整个系统的掌握；系统的组成框图如图2所示，脉宽调制器产生高频脉冲直接掌握DC-DC 变换模块，单片机实现数码管显示、A/D 和D/A 转换、过流

5、爱护、处理电压反馈信号、对脉宽调制器进行掌握、显示和人机交换等功能；过流爱护电路使负载电流不超过2.5A ；负载电压负反馈电路进一步对负载电压进行精确掌握；1.2.3 提高效率的方法及实现方案设计电路时，实行了以下方法降低损耗，提高DC-DC 转换效率：通过提高工作频率，让工作频率达到100KHZ ；选用小导通电阻、高开关速度的MOSTET ，降低 MOSFET 开关损耗；选用了IRF640 0.18， ID=18 A ）选用快速复原整流二极管，削减反向导通时间，削减损耗；选用了肖特基二极管RH RP15120，复原时间 trr 65ns ；2电路设计与参数运算2.1 DC-DC回路器件的挑选

6、及参数运算依据设计任务的要求 -电感电留恋续模式的 Boost变换器，输入电压V s=18 24V ，输出电压 V o=30 36V ，输出电流Io=0 2A, 开关频率 fs=100kHZ, 设定纹波电流 Vo1V ，分别运算电感、电容器和二极管 的参数：欢迎下载精品学习资源开关稳压电源设计报告3） 接2）2.2 掌握电路设计与参数运算掌握系统是设计的关键部分，由单片机系统和脉宽调制掌握器共同来掌握DC-DC变换电路，实现电压稳固输出，达到设计的全部指标；单片机选用高集成度自带D/A和A/D转换的单片机 ADuC81；2 脉宽调制掌握器选用具有欠压锁定、系统故障关闭、软起动延时 PWM驱动等

7、功能的 SG3525芯片；掌握系统的电路图如图 3所示，采纳双闭环掌握电路来实现输出电压稳固；负载的电压经 R1取样反馈到 SG3525的引脚 1端误差放大器反向输入端） ；单片机ADuC81采2 集R1取样电压，通过软件进行 PID调剂， D/A转换后反馈到 SG3525的引脚2端误差放大器同向输入端） ；SG3525的引脚 1、2的电压通过芯片内部误差放大器比较并输出误差电压 Vea，Vea通过比较器与锯齿波进行比较， 11脚输出一个脉宽可变的 PW脉M 冲来调剂 DC-DC变换电路，最终实现输出电压稳固、可调；欢迎下载精品学习资源2.3 爱护电路设计与参数运算如图3当电路稳固输出 36伏

8、，如流经负载的电流为 2.5 安， R7 =2.5+ 0.2A ；2.4 数字设定及显示电路的设计数字设定及显示功能由单片机 ADuC81来2 实现，具体的电路设计和掌握程序见附录；通过按键设定送到 SG3525的电压、调剂数码管的显示模式 , 按键具体功能如下:键1:模式键 -切换上升 / 下降功能、电流显示和电压显示；键2:键3:上升下降开关稳压电源设计报告 4） 接1.981.921.871.831.761.701.65输出端电压 V36353433323130表 1输出电压调可调范畴3.2 测量输出电流 I omax选用 18欧大功率电阻 ,在直流输出电压为36伏时 ,通过万用表测得输

9、出电流达到2A ；3.3 测量电压调整率 SU欢迎下载精品学习资源SU1.97%1.92%1.83%0.22%1.82%1.89%1.96%表2电压调整率 SU试验数据3.4 测量负载调整率 SI负载空载时 , 输出端电压为 36V；负载电流为2A时, 输出端电压为 34.7V ；可运算出电压调剂率 3.61% 5%3.5 测量输出噪声纹波电压峰峰值先用示波器将整个波形捕捉，然后将关怀的纹波部分放大观看和测量自动测量或光标测量均可），同时仍要利用示波器的FFT功能从频域进行分析最大纹波电压用纹波电压峰峰值表示）；当输出电压为36V时，不同时段经多次测量纹波峰峰值 Uopp1V；DC-DC 模块，输入电压 U2从15V 变到 21伏，输出电流为 2A 时，对应的输出电压 Uo和电压调整率SU试验数据如表 2所示；开关稳压电源设计报告 5） 接15161718192021UoV35.2935.3135.3435.9236.6536.6836.71欢迎下载