开关电源（B题）设计报告本文主要论述开关电源的设计和制作「设计流程包括变压、整流、滤波电路；DC-DC升压电流放人 电路；控制、显示电路每部分都有独立的设计电路图和理论分析总体设计采用集成电路加单元电路的 方法来完成AbstractThis article focuses on the switching power supply design and production. The design process, including PSA, rectifier, filter circuit; DC-DC boost current amplifier, control, display circuit. Each part has its own design schematics and theoretical analysis. Overall design of integrated circuits and modules using the method to complete the circuit.稳丿玉直流电路，DC-DC电路，数控直流显示部分Key words: Regulators DC Circuit, DC~DC Circuit, The part of digital control DC and display1、 系统设计 11.1 设计要求 11.1.1 任务 11. 1.2 要求 11. 1.3 说明 21. 2 总体设计方案 21. 2. 1 设计思路 21.2.2 方案论证与比较 21. 2. 3 系统组成 52、 单元硬件电路设计 53、 理论分析与计算 64、 系统测试 74.1 测试使用的仪器 74. 2 指标测试和测试结果 74. 3 结果计算 74.4 结果分析 75、 参考文献 8附录一使用说明 8附录二主要元器件清单 8附录三电路印刷制版图 10开关电源设计（B题）【本专科通用】1、 系统设计1・1、 设计要求1・1・1、任务设计并制作一个开关电源，其结构框图如图1所示。
图1电路框图1・1・2、要求1. 1.2. 1、基本要求(1) 输入电压：输入变压器二次侧标称电压15Vac,输入电床范围： 180^240Vaco(2) 输出电压:25. OVdco(3) 最大输出电流：1.00A4) 电压调整率:W2% (在0. 10A条件下测试)5) 负载调整率：W2%6) 纹波电压:W250mVp-p (在输入电压220Vac>满载条件下,用示波器 测试)7) DC/DC变换器(含控制显示电路)效率$60% (在输入电床220Vac> 满载条件下测试)8) 可显示输岀电压、电流；电床示数分辨率0. IV,精度1%；电流示数分 辨率0.01A,精度1%9) 有键控开关功能1. 1.2. 2、发挥部分(1) 输出电压可步进调整，调整范围：25. 0—30. OVdc,步进值0. lVo(2) 最大输岀电流:1.50Ao(3) 电压调整率:W1% (在0. 15A条件下测试)4) 负载调整率：W1%5) 纹波电压：W150mVp-p (在输入电压220Vac＞满载条件下,用示波器 测试)6) DC/DC变换器(含控制显示电路)效率270% (在输入电压220V8C、满 载条件下测试)。
7) 有过流保护功能，自恢复8) 有软启动功能1. 1.3＞说明1. 1.3. K测试时可以用电子负载；1. 1.3.2,测试输出纹波时,不能外加元件;1・2、 总体设计方案1.2. K 设计思路根据设计的基本要求和发挥部分要求，电路设计分为三部分：变压、整流、滤波、保 护和运放部分，DC/DC升压扩流部分，DC/DC控制部分和电床显示部分考虑到电路的简 化及可行性、电路板制作的方便和准确性、芯片和主要元器件的选择购买问题、测试条件 的限制等等，其中变压电路采用铁芯变压器220 Vac转化为15Vac；整流电路采用整流二 极管组成的电桥；极性电容本身具有单向电流导通作用，因此我们用lOOOuF耐压25V的 极性电容构成滤波电路；为了达到合适的输岀电圧而又不烧坏电路，就必须考虑过流保护 和电压可调，由此我们利用几个三极管组成运放电路，三极管VT3 9013和袋、&起着保 护三极管3DD15＞3DG12的作用，变阻器RP可以改变电压;按照要求基本输岀是电圧25Vdc\ 电流1.5A,在前一级稳压部分的输出还达不到要求，在设计DC/DC电路时还必须充分考虑 升压和扩流的功能，选用集成芯片就能很好解决这个问题；DC/DC控制部分和电压显示部 分由于编写程序的限制，只能采用集成芯片及其外围电路组成。
1.2.2方案论证与比较(1)变床、整流、滤波、保护和运放部分方案概述方案比较方案•：制作…个实用稳床电 源，它是…个可供实际应 用的串联型稳床电源电 路其输出电ffiUsc=6〜 12伏连续可调，输出电流 Isc = 500毫安左右该电路的特点是各个 部分分工明确，保护电路 与放大分开，既保护三极 管的安全，又起到变丿玉、 整流和滤波的顺利实现方案…和方案二的区别 在于保护电路的工作方式和 范1韦1不同，再者电容与电阻的 选取不一样方案二测试结果 稳定，元器件容易购买，因此 选择方案二方案二电路的输出电压可在 6〜12伏范围可调，输岀额 定电流500毫安半电网 交流电压在220V 10%变 化时,输出电压稳定度＜1.5%, 当负载电流从0升至500mA 时，稳压电源内阻v0.5 Q; 当负载电流＞700mA吋，保护 电路动作，自动限制输出电 流方案一电路图见附录三图一(2) DC/DC升压扩流部分pwm电路工作原理：pw电路是一种数字电路，它可以通过单片机的I/O 口来实现，当然有一些高级的处理器, 本来就有pwm输出引脚pwm是一个周期信号，主耍参数是频率和占空比，如果这两个参数 确定，那这个pwm信号就是确定的。
频率应该比较容易懂，占空比就是在一个周期信号中，高电平的时间/周期的比值 具体到单片机控制上，只要让I/O不断输出高低电平就可以了啊，控制高电平的时间和低电 平的时间就能输出不同的周期和占空比了方案概述方案比较 方案:DC/DC转换器34063开关管允 许的峰值电流为1.5A,超过这个 值可能会造成34063永久损坏要 想达到更人的输出电流，必须借助 外加开关管外接开关管降压电路 和升压电路方案一：由34063构成的 开关电源虽然价格便宜、应用 广泛，而且输出电压也可以自 己控制，但它的局限性也是显 而易见的主要有以下儿点：(1) 效率偏低2) 占空比范围偏小；(3) 由于采用开环课差放人，所 以占空比不能锁定；方案二：优点是它具有输入电 压范宽，输出电流较人，转换效 率髙及外围元件少筹特点，还具有 过流保护及关闭电源控制功能缺点：虽然外围元件少可以控 制电压输出，但是无法精确电流的 输出综上所述，34063芯片可控性 较差，而且LM2576T-ADJ本身含 有(PWM)脉宽调制功能故， 采用方案二方案二LM2576系列芯片是一个既有3.3V、5V、12V、15V 固定电 压输出，乂有输出电压可调的 多种开关集成稳压器。
可调输 出电压范围1.23V〜37V；输出电流(最人)3A；宽电源输入 3V〜45V,输入电压最高可达 45V；方案一电路图见附录三图二，方案二(DC/DC拓扑图)见附录三图六(3) DC/DC控制部分和电压显示部分方案概述方案比较方案一将模拟信号经过NE5534 放大再经过DAC0832转换后 单片机计算，通过按键可以对 DC/DC电路控制，加减电压 幅值，然后驱动数码管显示具 体数值方案二TCL7107是•块应用非常广泛的集成电路它包含3 1/2位数字A/D转换器,可直 接驱动LED数码管，内部设有 参考电床、独立模拟开关、逻 辑控制、显示驱动、F1动调零 功能等因此我们用它进行数 字电床表的制作制作时，数 字显示用的数码管为共阳型， 2K可调电阻最好选用多圈电 阻，分压电阻选用误差较小的 金属膜电阻方案一（单片机处理）虽 然合理且H的明确，但要设计 软件，容易出现差错，因此我 们选用集成芯片ICL7107组 成的方案二1. 2. 3 系统组成2、 单元硬件电路设计（1）变床、整流、滤波、保护和运放部分 见附录三图五变床器采用制铜丝缠绕铁芯方法制作，经测试性能刚好是220Vac变换成15VaCo 整流电路使用桥式整流，综合本总体的电床和电流要求选用整流二极管lN4007o滤波 部分对电床要求较大，所以选用lOOOuF/25V的极性电容。
保护和运放采用简单的三极 管串接而成，但考虑到电压和电流的限制，大功率管3DD15应用于本电路中2） DC/DC升压扩流部分 见附录三图六由于前一级电路输出未能达到输出的要求(电压25Vdc,电流1.5A),为此在设计DC/DC电路时应加入升床和扩流的功能LM2576系列集成电路有输出电床可调的多种 开关集成稳床器，可调输出电压范围1. 23V〜37V；输出电流(最大)3A；宽电源输入 3V〜45V,输入电压最高可达45VO LM2576的特点是外围电路简单只需一些电容、电 阻和二极管就行，而且升压效率较高完全能符合升压和扩流的条件附图LM2576管脚图见附录三图三(3) DC/DC控制部分和电压显示部分 见附录三图七对于单片机类软件的编写受到诸多限制，因此我们选用集成芯片ICL7107o它包 含3位半数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电床、独立模拟 开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等我们用它来设计二进制可逆计数器刚 好能符合要求附图ICL7107管脚图见附录三图四3、理论分析与计算(1) 稳压电路的分析、计算和功率器件的选择在电路输岀端即第一部分放大的输岀端接入负载RL,变床后的电流通过整流和滤 波，由交流变为直流，再经过三极管的放大，最后作用于负载上而。
变压器电压逐步增大，若无异常可升至220V,理论计算可得：① 空载直流输出电1-hUo^V2U2= a/2 *15V=21V;② 为负载电流I2=500mA ,应有Uo~ (1. ri.2) U2=17"18V(2) 过流保护电路分析和功率器件的选择将己断开的保护管VT3接入电路，在U0=10V和Il>500mA情况下，观察负载电流 是否上升至600^700mA范围后，输出电压Uo下降，并且II不再随R1的下降而增大, 则保护电路动作正常否则应该改变保护电路分压电阻R2与R3的比值，或更换过电 流检测电阻R4的阻值(3) DC/DC升床扩流部分LM2576T-ADJ构成的电路中部分元件的确定，Vo =VREF(i +R\/ R2) V^F = 1.23 V;通常R2取值范围为1-—5K, R1可采用50K的多圈可调电位器；E^T = (V/1V -17 1{)29_ ,可确定 Ll = 150uH；V J F(KHZ)（儿7 >13300*C八">13300* 「一 ，故，我们 C2 取 1000uF；V0UTL(uH)同时，我们还加了个LC电路来减小纹波电压在DC—DC电路小我们加如了 LC电路，它使得电路中的纹波电压更小，同时，将R1。