光隔型DCDC开关电源稳压系统设计

1、-. z.综合课程设计报告题目光隔型DC/DC开关电源稳压系统设计学院专业班级*学生指导教师卫、孟明完成日期 2016-05-28课程设计目的一加强工程实践能力锻炼二培养知识综合运用能力本课程设计的重点是围绕着控制系统的建模、分析、校正确定调节律及系统的实现技术等环节进展，着重培养学生具有综合运用已学的自动控制原理、模拟电子、数字电子、电力电子技术及控制系统MATLAB仿真等知识，分析、设计简单控制系统的初步能力，并具有运用EDA软件Protel99se或D*P，规地绘制电路原理图的根本能力。二、课程设计题目与要求1、题目：光隔型DC/DC开关电源稳压系统设计主要参数：输入：24VDC允许的波

2、动围1030VDC；输出：12VDC；额定功率：120W；负载率：10-100%；其他：调制频率25KHz； L=125H、C=1800F主电路方案：半桥式MOSFET 2、设计要求：1确立主电路，并用Protel99se/D*P进展规的绘制；2建立系统的对象数学模型，分析负载扰动的影响；3选择调节规律，并估算调节器参数；4进展MATLAB仿真结果调整调节器参数，使得：初级仿真分析：在负载率分别为：10%、20%、50%、100%时，研究系统对给定值的阶跃响应性能，并希望在负载率为10%时的超调量小于40%。三、数学建模与调节器的参数1、开关电源控制系统构造2、开关电路主回路的理想开关模型3、

3、可以建立状态空间平均模型和状态方程其中，其中，4、传递函数局部线性化得到小信号模型，可以求解出状态变量与电压输入扰动和控制量d占空比间的传递函数：为工作点处输入电压值为工作点处输入电压值5、PWM比较器输入：控制直流电平u，输出：占空比d锯齿波Us=KT，K为锯齿波上升段斜率，则则传递函数为：6、调节器PID的传递函数其中，四、MATLAB仿真分析1、负载率为10%时：R= = =12L*C= * =2.25/107L/R=1.04/105则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+1=PWM比较器传递函数：故可得出PID参数：Kp=8 、Ki=30、Kd=0.1开

4、关电源的PID控制系统仿真电路：仿真结果:2、负载率为20%时：R= = =6L*C= * =2.25/107L/R=2.08/105则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+1=PWM比较器传递函数：故可得出PID参数：Kp=8 、Ki=30、Kd=0.1开关电源的PID控制系统仿真电路：仿真结果：3、负载率为50%时：R= = =2.4L*C= * =2.25/107L/R=5.2/105则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+1=PWM比较器传递函数：故可得出PID参数：Kp=8 、Ki=30、Kd=0.1开关电源的PID控制

5、系统仿真电路：仿真结果：3、负载率为100%时：R= = =1.2L*C= * =2.25/107L/R=10.4/105则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+1=PWM比较器传递函数：故可得出PID参数：Kp=8 、Ki=30、Kd=0.1开关电源的PID控制系统仿真电路：仿真结果：五、硬件电路原理图设计分析与元器件选择1、开关电源原理框图2、开关电源原理框图3、硬件电路原理图设计分析与元器件选择1.半桥逆变与整流模块：半桥逆变的工作原理为：当两只晶体管都截止时，假设两只电容的容量相等且电路对称，则电容中点A的电压为输入电压的一半。当Q1导通时，电容C2将通

6、过Q1、变压器初级绕组N1放电；同时，电容C1则通过输入电源、Ql和T的原边绕组Nl充电。中点的电位在充、放电过程中将按指数规律下降。在Ql导通完毕时，中点的电位为1/2E-E，且两只晶体管全都截止。两只电容和两只高压晶体管的集射极间的电压根本上相等，都接近于输入电源电压的一半。相反Q2导通时，C1放电、C2充电，中点的电位将增至1/2E+E，即该点电位在开关过程中将在1/2E的电位上以E的幅值进展指数变化。由此可见，在半桥式电路中，变压器初级线圈在整个周期中都流过电流，磁心利用得更充分。变压器的变比N1/N2在此处取2:1。2.电压检测及输出接口模块为尽量减少不必要的功耗，在电压反响端的电阻

7、尽量取大的阻值，这里反响电压取1V；负载电阻接JP1端。3.电流检测控制模块根据题目要求，变压器二次侧最大电流Ima*2=120/12=10A；由于变压器变比为2，设过电流裕量为最大电流的10%，则：Ima*1=1.1*(N2/N1)*Ima*2=5.5A. 设检测电阻R28阻值为1欧姆，检测端电压Ut=5.5V，同相输入端电压Us，则：Us =Ut*R19*R23/(R20+R23)*R19+R17(R19+R20+R23); 设基准电压1V，则凑合确定参数得：R17=1K; R19=2K;R20=10K;R23=4K.4.PWM调制模块根据SG3525本身提供的高精度基准电压5.1V，在PID调节器反向输入端取基准电压1V。通过SIMULINK仿真，我们采用PI调节，根据仿真效果，取参数Kp=8,Ki=30;根据Kp=R19/R18, Ki=1/R18*C14;可得PI调节模拟器件的值：R19=5.1K R18=750 C14=470nF。PWM调制频率根据：即R20=5.6K C10=0.01uF R6为死去时间设定电阻，一般取0500欧姆，这里取220欧姆。6辅助电源模块1 12V辅助电源采用LM2576-12V模块芯片直接转换2 15V辅助电源采用LM2576-15V模块芯片直接转换5.半桥驱动模块六、PCB图丝印层：顶层：底层：七、参考文