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1、（电子行业企业管理）全国大学生电子竞赛开关稳压电源设计1.2 方案的论证1.2.1DC-DC 主回路拓扑设计的要求是进行升压变换，选择了 Boost 变换器。 Boost 换器电路结构简单， 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（ 1）1.2.2 控制方法及实现方案控制系统有两种设计方案：（1） 方案一：单片机来实现整个系统的控制。该方案的优点 ：布线简单，硬件设计节省时间；该方案的缺点 ：1控制软件编程工作量大、难度大；2所有的控制都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高；3该设计
2、要求对 DC-DC变换器实现PWM控制的开关频率至少要为100KHZ，这是单片机难于实现的。2）方案二：单片机和脉宽调制型控制器共同实现整个系统的控制。该方案的优点 ：1.控制系统软件编程工作量较小，难度不大；2用脉宽调制型控制器实现 PWM控制，产生频率为 100KHZ的脉冲较容易，并且完全由 硬件产生高频脉冲，实时性好；3单片机控制的任务较轻，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控制器共同实现整个系统的控制。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控制 DC-DC 变
3、 换模块，单片机实现数码管显示、 A/D 和 D/A 转换、过流保护、处理电压反馈信号、对脉宽 调制器进行控制、显示和人机交换等功能 ;过流保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控制。1.2.3 提高效率的方法及实现方案设计电路时，采取了以下方法降低损耗，提高 DC-DC 转换效率：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（VDSS=200V , RDS（on）0.18, ID=18A ）选用快速恢复整流二极管，减少反向导通时间，减少损耗。选用了肖特基二极管RHRP15120，恢复时间 trr65ns。2电
4、路设计与参数计算2.1DC-DC回路器件的选择及参数计算根据设计任务的要求-电感电流连续模式的 Boost变换器，输入电压 Vs=1824V ,输出电压 Vo=3036V，输出电流Io=02A,开关频率fs=100kHZ,设定纹波电流 Vo v 1V , 分别计算电感、电容器和二极管的参数：开关稳压电源设计报告（3） 接（2）2.2控制电路设计与参数计算控制系统是设计的关键部分，由单片机系统和脉宽调制控制器共同来控制 DC-DC变换电路，实现电压稳定输出，达到设计的所有指标。单片机选用高集 成度自带D/A和A/D转换的单片机ADuC812 ;脉宽调制控制器选用具有欠压 锁定、系统故障关闭、软起
5、动延时 PWM驱动等功能的SG3525芯片。控制系统的电路图如图3所示，采用双闭环控制电路来实现输出电压稳定。 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ADuC812采集R1取样电压，通过软件进行 PID调节，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 PWM 脉冲来调节 DC-DC 变换电路， 最终实 现输出电压稳定、可调。2.3 保护电路设计与参数计算如图3当电路稳定输出36伏，若
6、流经负载的电流为2.5安，R7 (阻值0.3欧， 康铜丝扰制)的压降为 0.75V ，即第 10 引脚电压为 0.75 伏，触发 PWM 输出关 闭，实现了电路过流保护功能，动作电流为 Io(th) =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 ADuC812 来实现，具体的电路设计和控制程序见 附录。通过按键设定送到 SG3525 的电压、调节数码管的显示模式 ,按键详细功能 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:上升键 3:下降开关稳压电源设计报告( 4)接( 3)3 测试方法与数据3.1 测量输出电压 U0 可调范围
7、通过调节给定变阻器或 D/A 输出电压调节 SG3525 第 2 脚输入给定电压 ,用数字万用表测量2脚电压（V）1.981.921.871.831.761.701.65输出端电压（V）36353433323130表1输出电压调可调范围3.2测量输出电流 lomax选用18欧大功率电阻，在直流输出电压为 36伏时，通过万用表测得输出电流达到2A。3.3测量电压调整率SuDC-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 U。和电压调整率Su实验数据如表2所示。开关稳压电源设计报告（5）接（4）U2(V)15161718192021Uo(V)35.2935.3135.3435.9236.6536.6836.71Su1.97%1.92%1.83%0.22%1.82%1.89%1.96%表2电压调整率Su实验数据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。可计算 出电压调节率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获，然后将关心的纹波部分放大观察和测量（自动测量 或光标测量均可），同时还要利用示波器的 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Uopp 1V。感谢阅读
