DC-DC5V直流升压

1、电子课程设计报告题目：DC-DC直流升压电源设计专业班级:'1名:问:2016.12.242017.01.07指导教师:完成Fl期：2017年01月07日dc-dc直流升压电源设计任务书1 .设计目的与要求设计一个DC-DC直流升压电源，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）输入电压1.5V（2）具有输出电压可调功能，输出电压范围35V。（3）采用数码管对输出电压值进行显示。（4）所设计的电路具有一定的抗干扰能力。2 .设计内容（1）画出电路原理图；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4） SCH文件生成与打印输出;（5） PCB文

2、件生成与打印输出。3 .编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4 .答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。目录1引言12总体设计方案12.1 设计思路12.2 总体设计框图23设计原理分析23.1 产生振荡电路分析23.2 变压器升压电路分析33.3 整流分析33.4 滤波电路分析43.5 稳压电路分析53.6 总体电路63.7 仿真电路64总结与体会7参考文献7DC-DC直流升压电源设计摘要：本设计采用最基础的电源电路对直流电源进行升压，将输入的L5V通过LC振荡电路产生交流信号，然后将交流信号通过变压器升压，达到我们想要的预设值，最后将电路输出的模拟电压信号由ADC

3、模数转换芯片转换成数字信号给数码管显示电路电压.关键字：振荡电路，变压原理，整流滤波，稳压，ADC转换，数码管显示1 .引言本课题直流升压主要研究的是利用Mullisim建立电子电路仿真模型并进行仿真，通过仿真得到我们想要的电压值，在电子线路中直流升压电路的种类很多我们不一一研究，我们主要介绍最基本的升压电路之一即交直流变换并升压，应用仿真工具Mullisim建立仿真电路，并在此基础上设置仿真参数得到仿真波形困，从而得到升压电路。并在最后在AlliumDesigners.3中画出电路图。2 .总体设计方案2.1 设计思路 输入L5V电源，运用三点式LC振荡电路产生交流信号，送给变压器升压 利用

4、变压器将交流信号进行放大到指定交流电压值 将交流信号通过桥式整流电路，电容滤波，稳压，最后将平滑的直流输出 通过mullisim仿真中自带的ADC转换芯片来进行模拟信号和数字信号之间的转换，通过译码芯片驱动数码管显示电路输出电压，模拟成功后画出电路原理图.2.2 设计框图图1设计框图3设计原理分析3.1 产生振荡电路分析ffl2起振电路（震荡电路）如图2：电容三点式振荡电路（也叫考毕兹振荡器）：自激振荡器的一种。图中的L2、C3、C6组成谐振回路，作为晶体管放大器的负载阻抗。反馈信号从电容器C6两端取得通过C4送到放大器的基极b上，而且也是将LC回路的三个端点分别与晶体管的三个电极相连，故将这

5、种电路成为电容三点式振荡器。由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成。因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名。电源VCC通过高频扼流圈L1接到BJT的集电极上。扼流圈的功能是，避免电源对振荡电路得高频信号短路，在小功率电路中，也可以用一个电阻代替。设从反馈点处断开，同时在Vb端加入为（+）极性信号，则BJT集电极的Vc为（-）极性，因为C1和C5之间接地，所以C5的下端与C1的上端极性相反，即Vf为（+）极性，与Vb同相位，即满足相位平衡条件。至于振幅平衡条件或起振平衡条件，只要将管子的0值选的大一些，并恰当的选取比值Cl/C5=0.01一0.5,左右，由于BJT的输入电阻

6、小e比较小，增大C5/C1的值，也不会有明显的变化，所以有时为了方便，也取C1=C2。振荡频率为：CiC2732这种电路的优点是输出波形好、振荡频率可达100兆赫以上.缺点是调节频率时需同时调CC1、CC2不方便。适宜于作固定的振荡器。3.2 变压器升压电路得分析图3升压电路因为振荡电路产生的交流信号电流过小，户以直接经过变压器升压得到的交流电压后无法加载任何负载，因此无法进行整流，所以需要用BJT三极管是将输入进来的电流进行放大，（如图2）是用此路所提供的直流，进行输出功率的放大，以此能够达到整流的要求。3.3 整流分析图4整流电路如图4为桥式整流电路工作原理如下：E2为正半周时，对DI、D

7、3加正向电压，DED3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成E2、DkRfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压，E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，DI,D3截止.电路中构成E2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在Rfz上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。3.4 滤波电路的分析常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两人类.若滤波电路元件仅

8、由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波（包括倒L型、LC滤波、LCn型滤波和RCK型滤波等）。若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。无源滤波电路无源滤波电路的结构简单，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，因而不适用于信号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采用LC（电感、电容）电路滤波。有源滤波电路有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信

9、号处理要求高的场合.有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用，同时还可以进行放大。但电路的组成和设计也较复杂。有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。3.5 稳压电路的分析在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源;按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等图5稳压电路图5为简单稳压电路，由限流电阻R5和稳压二极管D

10、2组成。输出端电压Upl=U2=Ui-R5*i当输入电压Ui或输出电流I。在一定范围内升高或降低时，具有稳压特性的D2上的电压U2保持不变而使Upl也随之稳定，R5及D2起调整电路作用。这种稳压电路的工作范围受稳压管最大功耗的限制，Iz不能超过一定数值。其关键是：在Ui,RL及Uo均为给定的条件下，Rs值的选取应保证在输入脉动电压为最大值Uimax时，稳定电流Iz和稳压管允许的功耗不超过规定的最大值；在输入脉动电压为最小值时，又能保证Iz不低于最小的稳定电流。稳压电源的稳压性能可用输出电阻R0和稳压系数S来表征。输出电阻R0是输出电压变化值AUo与输出电流变化值AI。比值的负数，即Ro=萼。稳

11、压系数S为输出Alo加。电压的相对变化量当与输入电压相对变化量黑的比值，即$=嘉UOU1R0和S越小，稳压器性能越好。对于简单的稳压电路,ROxRz为稳压二极管动态内阻）Rsuo3.5AD转换电路分析下面简要介绍常用的几种类型的AD的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、E-调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。1 ）积分型（如TLC7135）积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间（脉冲宽度信号）或频率（脉冲频率），然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型

12、，现在逐次比较型已逐步成为主流。2）逐次比较型（如TLC0831）逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（12位）时价格便宜，但高精度（12位）时价格很高。3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash（快速）型。由于转换速率极高，n位的转换需要2nT个比较器，因此电路规模也极大，价格也高,只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。串并行比较型AD结构上介于

13、并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half门ash（半快速）型.还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Mullislep/Subrangling）型AD,而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。4）£-（Sigma?/FONT>delta）调制型（如AD7705）£-型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成.原理上近似于积分型，将输入电

14、压转换成时间（脉冲宽度）信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。5）电容阵列逐次比较型电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型.一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。6）压频变换型（如AD650）压频变换型（Voltage-FrequencyConverter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频

15、率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够漏足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。3.6总体电路：图6总体电路4.总结与体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模数电方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获踽最终的检测调试环节.设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，都得到解决。虽然课程

16、设计只有两周，这两周我学到很多专业知识以及专业技能上的提升，同时同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了LC震荡器、桥式整流电路、稳压电路、变压器原理、模数电之间的转换原理、以及AD芯片的相关引脚的作用，同时使我熟练的掌握了muilisim仿真软件、及DXP8.3画原理图的使用技巧的。反正就是学到了很多的专业知识，认识了很多数字芯片。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与