DC-DC开关电源设计论文.doc

黑龙江科技学院 第八届大学生电子设计大赛 题 目: 高效DC-DC开关稳压电源 小 组 成 员： 刘振涛 、 齐书恒 指 导 老 师： 张 秀 时 间： 2012年5月  目录 第一部分 设计要求 - 2 - 第二部分 论文正文 - 2 - 2.1摘要： - 3 - 2.2 方案论证及选择 - 3 - 2.2.1 方案一：采用反击变换器设计 - 3 - 2.2.2 方案二：采用单端正激变换器设计 - 4 - 2.2.3 方案比较及选择 - 4 - 2.3 单元模块设计 - 5 - 2.3.1 主回路设计 - 5 - 2.3.2 控制回路设计 - 6 - 2.3.4 输出显示部分设计 - 7 - 2.4 电路主要参数的计算及元器件的选择 - 17 - 2.5 测试方法与数据 - 19 - 2.5.1 纹波噪声 - 19 - 2.5.2 输入电压调整率 - 19 - 2.5.3 负载调整率 - 20 - 2.5.4测试仪器 - 20 - 2.5.5测试数据： - 20 - 第三部分 结论分析和总结 - 21 - 3.1 测试结果分析 - 21 - 3.2 设计总结 - 22 - 第四部分 附录 - 23 - 附录一：原理图 - 23 - 附录二：参考文献 - 24 - 第一部分 设计要求 1.1 任务 ： 设计并制作如图所示开关稳压电源 1.2 基本要求 在电阻负载条件下，使电源满足下述要求： 输出电压O：； 输出电流：A； 从V变到V时，电压调整率SU2%（IO=A）； IO从0变到A时，负载调整率SI5%（=48V）； 输出纹波电压峰-峰值OPP≤100mV（=48V,VO=3.3V,IO=10A）； 的效率%（=48V,Vo=3.3V,IO=10A）； 具有过流保护功能动作电流IO（th）=±0.2A； 2.1摘要： 本设计采用专用的PWM脉宽调制芯片UC384作为主控制芯片、应用单片机AT89C52完成电流、电压采样、测量和液晶显示，实现具有输出电压各项指标优良的DC-DC开关稳压电源。 关键字PWM控制芯片 单片机 2.2 方案论证及选择 2.2.1 方案一：采用反击变换器设计 激变换器设计，其主回路电路图如下： 其工作原理为：MOSFET导通时为电能储存的阶段，这时变压器可看成一个电感，当MOSFET导通，变压器储存能量，原边绕组的电流Ip将会线性增加，当MOSFET断开时，变压器释放能量，供给负载，此时原边电流降到零，副边整流二极管导通，感生电流将出现在副边。根据电感的伏秒积平衡可以得到：，所以输出电压和输入电压的关系为,通过控制开关管的导通时间（即“占空比”）去控制输出电压，即可得到想要输出的电压。而控制占空比可以通过设计控制回路，用PWM控制芯片UC3843来控制MOSFET的导通和关断时间，进而调节占空比。 2.2.2 方案二：采用单端正激变换器设计 用单端正激变换器设计，其主回路电路图如下: 由于电压等级的变换、安全、系统串并联等原因，开关电源带的输入与输出往往需要如图所示的变压器来进行电气隔离。当MOSFET导通时，原边绕组两端电压为上正下负的Vin，副边感生电压为上正下负的，二极管D1导通，D2截止，此时电感储存能量，当MOSFET断开后，电流转移到磁复位绕组中，磁复位绕组有下正上负的Vin，则副边绕组两端有下正上负的Ns/Nm*Vin，二极管D1截止，D2续流导通，电感释放能量，供给负载。同样根据电感的伏秒积平衡可以得到输入电压与输出电压的关系：（Ns/Np*Vin-Vo）DT=Vo(1-D)T,所以Vo=Ns/Np*D*Vin。也可以通过调节占空比来控制输出电压。 2.2.3 方案比较及选择 方案一，采用反激变换器设计时，虽然简单低耗，但是经过计算，得知其峰值电流超过30A，并且纹波电压比较大，而采用单端正激变换器设计时，最大峰值电流为10.99A，相对较小，这样的话，铜损较小，并且输出纹波电压较小，正激变换器的能量储存于输出电感是有利的，储能电容可以取得很小，因为它只用来协助降低输出纹波电压，而且相对于反激变换器而言，电容上通过纹波电流额定值要求小一些。经过综合考虑之后，我们选择用单端正激变换器作为主回路来设计符合题目要求的开关电源。 2.3 单元模块设计 2.3.1 主回路设计 主回路电路图： 如图所示，主回路由变压器进行了电气隔离，符合题目要求，变压器原边是输入部分，输入电压经过电容滤波后到达变压器原边两端，由MODFET控制回路的导通和关断，当MOSFET导通时，变压器接受的能量除磁化电流外都传递到输出端，当其关断时，导向二极管D5反偏而不可能有钳位作用或能