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1、河南工业职业技术学院毕业设计任务书类别： 三年制高职 专 业： 电子信息工程 班 级: 姓 名： 毕业设计题目：开关稳压电源 指导教师姓名： 2011年 3月 17日河南工业职业技术学院毕业设计目录1.1 设计思路71.2 方案的论证71.2.1 DC-DC主回路71.2.2 控制方法及实现方案81.2.3 提高效率的方法及实现方案92 电路设计与参数计算102.1 DC-DC回路器件的选择及参数计算102.2 控制电路设计与参数计算112.3 保护电路设计与参数计算122.4 数字设定及显示电路的设计133测试方法与数据133.1 测量输出电压U0可调范围13表1 输出电压调可调范围133.
2、3 测量电压调整率SU133.4 测量负载调整率SI14负载空载时,输出端电压为12V；负载电流为 2A时,输出端电压为5V。可计算出电压调节率 3.61%5%143.5 测量输出噪声纹波电压峰峰值144系统的软件设计.175系统测试.215.1测试方法与数据分析.235.2 电压调整率的测量方法.235.3输出纹波的测定.235.4电源效率的测量.236心得体会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、控制系统、显示等电路模块组成。选择了Boost升压变换器实现DC-DC变换，电路结构简单，转换效率高；选用小导通电阻、高开关速度的IRF640管为开关
3、管，选用快速恢复二极管RHRP15120整流，减少反向导通时间，降低损耗。控制系统选用单片机ADuC812和脉宽调制控制器SG3525通过双闭环回路共同控制DC-DC变换电路，实现输出电压稳定、可调；SG3525产生高频脉冲控制DC-DC变换，ADuC812实现显示、A/D和D/A转换、过流保护、处理电压反馈信号、对ADuC812进行控制、显示和人机交换等功能。以凌阳16位单片机为控制核心，具有电压可预置；可步进调整；输出电压、预置电压、输出电流同时显示；过流保护及自动恢复功能。并较好的完成了基本和发挥部分的各项指标。另外又增加了30V-36V精确调整、语音播报及人性化的声光警示功能。系统主要
4、包括：凌阳SPCE061A精简开发板、键盘与LCD显示电路、整流滤波电路、开关控制电路、反馈控制电路等。 通过实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%。电路设计还有很多不足，各项设计指标还有待进一步提高。关键词： 开关稳压电源的结构、设计 开关管 滤波电容 储能电感Design based on circuit, switch mode power supply circuit consists of isolating transformer, Rectifier filtering and DC-DC converters, control systems
5、, displays and other circuit modules. Select a Boost boost converter implements DC-DC transform, circuit structure simple, the conversion efficiency is high; use small on-resistance, high switching speed IRF640 tube for switching valve, choose fast recovery diode RHRP15120 rectifier, reducing revers
6、e conduction time, reduce losses. Control systems use SCM ADuC812 and PWM controller SG3525 through common double loop loop control circuit to achieve DC-DC output voltage stability, adjustable; SG3525 to generate high frequency pulse control DC-DC transform, ADuC812 showing, A/D and D/A conversion,
7、 over-current protection, voltage feedback signal, control, display ADuC812 and human exchange, etc. To Sunplus 16 bit MCU core for control, with the voltage can be preset; stepping adjusting; output voltage, preset voltage, output current at the show; overcurrent protection and automatic recovery f
8、eature. And better completed basic and play some of the indicators. Additionally added 30V-36V precisely adjust, voice broadcast and humanization of sound and light alarm function. The system mainly includes: Sunplus SPCE061A streamline Development Board, keyboard and LCD display circuit, Rectifier
9、filter circuit, switch control circuits, feedback control circuits, etc. Through the experimental validation of circuit enables the design requirements of all basic indicators and DC-DC transformation efficiency reaches 85%. Circuit design there are still many shortcomings, the design of indicators
10、have yet to be further enhanced. Tags: switching power supplys structure, design switch tube filter capacitor inductance引言 开关稳压电源(以下简称开关电源)问世后，在很多领域逐步取代了线性稳压电源和晶闸管相控电源。早期出现的是串联型开关电源，其主电路拓扑与线性电源相仿，但功率晶体管工作于开关状态。随着脉宽调制(PWM)技术的发展，PWM开关电源问世，它的特点是用20kHz的载波进行脉冲宽度调制，电源的效率可达65%70%，而线性电源的效率只有3040。因此，用工作频率为20
11、 kHz的PWM开关电源替代线性电源，可大幅度节约能源，从而引起了人们的广泛关注，在电源技术发展史上被誉为20kHz革命。 随着超大规模集成(ultra-large-scale-integrated-ULSI)芯片尺寸的不断减小，电源的尺寸与微处理器相比要大得多；而航天、潜艇、军用开关电源以及用电池的便携式电子设备(如手提计算机、移动电话等)更需要小型化、轻量化的电源。因此，对开关电源提出了小型轻量要求，包括磁性元件和电容的体积重量也要小。此外，还要求开关电源效率要更高，性能更好，可靠性更高等。这一切高新要求便促进了开关电源的不断发展和进步。电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域，其中高频开
12、关式直流稳压电源由于具有效率高、体积小和重量轻等突出优点，获得了广泛地应用。开关电源的控制电路可以分为电压控制型和电流控制型，前者是一个直流稳压电源设计图单闭环电压控制系统，系统响应慢，很难达到较高的线形调整率精度开关稳压电源原理图；后者是一个电压、电流双闭环控制系统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。前言开关电源的电路组成,工作原理及其优点开关电源的工作原理 开关电源有许多种，像正激式、反激式、半桥式、等等。不管什么式，它都是把直流电变成脉冲式的交流电，或控制脉冲的频率达到稳压的目的，或控制脉冲的脉宽来达到稳压的目的，各种程式各有优点。不同的开关电源有不同的用途。开关电源一般都采用脉冲
13、宽度调制（PWM）技术，其特点是效率高、功率密度高、可靠性高。PWM电路常选用电流控制型。该脉宽调制器能产生频率固定而脉冲宽度可以调节的驱动信号，控制大功率开关管的通断状态来调节输出电压的大小，达到稳压目的，锯齿波发生器提供恒定的时钟频率信号，利用误差放大器的电流测定比较器形成电压闭环，利用电流测定、电流测定比器构成电流闭环，在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感电流的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节驱动信号的占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。 假如电源电压变化或负载发生变化使输出电压升高时，则脉宽调制器就会改变驱动信号的脉冲宽度，即减小输出PWM波形的占空比，使大功
14、率晶体管导通的时间变短，斩波后的电压平均值下降，从而达到稳压目的，反之亦然。开关电源与线性电源的区别：线性电源，开关电源区别 线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片，而且还需要同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。 开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量小，效率高（75以上）而且省掉了大体积的变压器。但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波（50mV at 5V output typical），在输出端并接稳压二极管可以改善，另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰，也需要在电路中串连磁珠加以改善。相
15、对而言线性电源就没有以上缺陷，它的纹波可以做的很小（5mV以下）。 对于电源效率和安装体积有要求的地方用开关电源为佳，对于电磁干扰和电源纯净性有要求的地方（例如电容漏电检测）多选用线性电源。另外当电路中需要作隔离的时候现在多数用DCDC来做对隔离部分供电（DC-DC从其工作原理上来说就是开关电源）。还有，开关电源中用到的高频变压器可能绕制起来比较麻烦 开关电源和线性电源在内部结构上是完全不一样的，开关电源顾名思义有开关动作，它利用变占空比或变频的方法实现不同的电压，实现较为复杂，最大的优点是高效率，一般在90以上，缺点是文波和开关噪声较大，适用于对文波和噪声要求不高的场合；而线性电源没有开关动作，属于连续模拟
