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1、桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 20页 课程设计(论文)说明书题 目： DC-DC电压变换器 （5V升压到24V） 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 通信工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 高级工程师 2008年 1月 4 日摘 要摘要：本文从Boost变换器的基本知识，555集成电路和5V24V DCDC 电压变换器的设计与制作、调试等几个方面对电压变换器进行了阐述。 本次的课程设计主要利用555时基电路组成的多谐振荡器输出一个方波去控制Boost电路的电子开关，从而控制输出的电压，达到升压且稳压的目的。关键词：Boost变换器；555定时器；占
2、空比AbstractAbstract: In this paper the basic knowledge Boost Circuit, 555 integrated circuits and 5 V-24V DC-DC voltage converter design and production, debugging, and several other aspects of the voltage converter are described. The curriculum design of the main circuit-555 at the Multivibrator a sq
3、uare wave output Boost circuit to control the electronic switches to control the output voltage, and to boost the purpose of regulator.Keyword:Boost converter；555 timer；duty cycle目 录引言11 Boost变换器111 别名112 线路组成113 工作原理1131 假定 1132 工作过程 114 电路各点的波形215 主要概念和关系式32 555时基电路421 555芯片422 用555定时器构成的多谐振荡器63 D
4、C-DC电压变换器的设计831 设计要求832 设计思路833 计算及取值834 用Multisim2001的仿真电路 94 PCB电路板的制作 941 原理图的设计942 PCB图的生成1043 电路板制作115 电路板的调试与结果分析116 设计体会12谢辞13参考文献 14附录1 15附录2 16摘 要摘要：本文从Boost变换器的基本知识，555集成电路和5V24V DCDC 电压变换器的设计与制作、调试等几个方面对电压变换器进行了阐述。 本次的课程设计主要利用555时基电路组成的多谐振荡器输出一个方波去控制Boost电路的电子开关，从而控制输出的电压，达到升压且稳压的目的。关键词：B
5、oost变换器；555定时器；占空比AbstractAbstract: In this paper the basic knowledge Boost Circuit, 555 integrated circuits and 5 V-24V DC-DC voltage converter design and production, debugging, and several other aspects of the voltage converter are described. The curriculum design of the main circuit-555 at the Mu
6、ltivibrator a square wave output Boost circuit to control the electronic switches to control the output voltage, and to boost the purpose of regulator.Keyword:Boost converter；555 timer；duty cycle引言电源有如人体的心脏，是所有电设备的动力。但电源却不像心脏那样形式单一。一般电力（如市电）要经过转换才能符合使用的需要。转换例子有：交流转换成直流（AC-DC），直流变交流(DC-AC)，高压变成低压，低压变
7、成高压等等。按电力电子的习惯称谓，ACDC称为整流，DCAC称为逆变，ACAC称为交流-交流直接变频，DCDC称为直流-直流变换。为达到转换目的，手段是多样的。本文主要从常用到的Boost直流变换电路的基本知识，NE555时基电路和5V升为24V直流电压变换器的设计与制作、调试等几个方面对DC-DC直流电压变换器进行了阐述。1 Boost变换器1.1 别名 升压变换器，并联开关电路，三端开关型升压稳压器。1.2 线路组成线路如图1-1所示由开关S，电感L，电容C组成。完成把电压Vin升压到Vo的功能。 (a)Boost电路原理图 (b)由晶体管和二极管组成的Boost电路图1-1 Boost电
8、路1.3 工作原理1.3.1 假定:为分析稳态特性，简化推导公式过程，特作如下几点假定；(1)开关晶体管，二极管均是理想元件。也就是可以瞬间地“导通”和“截止”，而且“导通”时压降为零，“截止”时漏电流为零。(2)电感，电容是理想元件。电感工作在线性区而未饱和，寄生电阻为零，电容的等效串联电阻为零。(3)输出电压中的纹波电压与输出电压的比值小到允许忽略。1.3.2 工作过程 当开关S在位置A时，相当于晶体管处于导通状态，二极管反向偏置而截止，整个电路分成前后两部分，如图1-2(a)所示。电流流过电感线圈L，在电感线圈未饱和前，电流线性增加。电能以磁能形式储在电感线圈L中。此时，电容C放电，R上
9、流过电流Io，R两端为输出电压Vo，输出为上正下负。由于开关晶体管导通，二极管阳极接Vin负极，二极管承受反向电压。所以电容不能通过开关管放电。当开关转换到位置B时， 相当于晶体管处于截止状态，二极管导通，构成电路如图1-2(b)。由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持不变。这样线圈L磁能转化成的电压VL与电源VS串联，以高于Vo电压向电容C，负载R供电。高于Vo时，电容有充电电流；等于Vo时，充电电流为零；当Vo有降低趋势时，电容向负载R放电，维持Vo不变。 (a) (b)图1-2 Boost变换器电路工作过程 由于VL+Vin向负载R供电时，Vo高于Vin，故称它为升压变压器
10、。工作中输入电流Is=是连续的。但流经二极管D1电流却是脉动的。由于有C的存在，负载R上仍有稳定连续的负载电流Io。1.4 电路各点的波形 按在周期开始时是否从零开始，可分为连续工作状态或不连续工作状态两种模式。本文只讨论连续工作状态。波形各如图1-3所示。图1-3 电感电流连续 在连续工作状态，开关周期Ts最后的时刻电流Ia值，就是下一个Ts周期中电流的开始值。但是，如果电感量太小，电流线性下降快，即在电感中能量释放完时，尚未达到晶体管重新导通的时刻，因而能量得不到及时的补充，这样就出现了电流不连续的工作状态。在要求相同功率输出时，此时晶体管的最大瞬时电流比连续状态下要大，同时输出直流电压的
11、纹波也增加。在连续工作状态下，输入电流不是脉动的，纹波电流随L增大而减小。1.5 主要概念和关系式下面分析开关闭合和断开的情况与输出电压的关系。在图三中设开关动作周期为Ts，闭合时间为t1=D1Ts。断开时间为t2-t1=D2Ts。 D1为接通时间占空比， D2为断开时间占空比，它们各自小于1，连续状态时D1+ D2=1。在输入输出电压不变前提下，当开关S在A位时， 线性上升，其电感电流增量为:开关位在B时， 线性下降，其增量为:由于稳态时这两个电流变化量绝对值相等，所以化简得:电压增益 由式(1-1)可知，电压增益与不单与D1有关，而且与D2有关。由此，我们可以通过改变输入方波的占空比来控制
12、开关晶体管的通断时间，从而改变电压增益，以达到实际所需要的输出电压值。利用555定时器构成的多谐振荡器可以方便地输出方波。下面先来介绍一下555定时器。2 555时基电路2.1 555芯片555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路，利用它可以方便地构成各种脉冲单元电路。它设计新颖，构思奇巧，用途广泛，备受广大电子专业设计人员和电子爱好者的青睐，人们将其戏称为伟大的小IC。尽管世界各大半导体或器件公司，厂家都在生产各自型号的555/556时基电路，但其内部电路大同小异，且都具有相同的引出功能端。其内部电路结构和外部引脚排列如图2-1所示。（a）555芯片内部电路结构（b）555外部引脚功能图2-1 555芯片电路由电压比较器C1和C2，基本RS触发器及集电极开路的放电三极管TD组成。V11是比较器C1的输入端(也称阈值端)，V12是比较器C2的输入端(也称触发端)。C1和
