降压型DCDC开关电源的研究与设计

物电学院开关电源技术课程实践报告《降压型DC/DC开关电源的研究与设计》姓名：学号：学院：物理与电气工程学院日期：2015年12月26日指导老师：许树玲 降压型DC/DC开关电源的研究与设计摘要：随着开关电源技术的迅速发展，DC/DC开关电源已在通信、计算机以及消费类电子产品等领域得到了广泛应用。近年来，电池供电便携式设备的需求越来越大，对DC/DC开关电源的需求也日益增大，同时对其性能要求也是越来越高。本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。首先详细的分析和阐述了降压型转换器的电路拓扑和工作原理，根据系统性能设计了电路的整体框图。然后对电路的各个模块进行了分析和设计，包括输入电路，降压电路和显示电路。关键词：开关电源；降压型；DC/DC转换第页号hop共同控制增益控制模块（2/4译码器），产生增益选择信号C,G,C-,G-,控制转换电容阵列产生不同稳定电压输出（1-20V），即可达到电路降压要求。图3转换电容阵列电路2.2交流电压转换电路由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差较大，所以，AC/DC转换后的电压设为24V-40V，才能达到要求输出的电压为1V-20V，即该部分电路采用变压器TRANS把220V交流市电变为约20V的低压交流电，作为电源的输入电压，变压器原辅线圈的匝数比为：N1/N2=U1/U2=220V/20V≈11/1电路中的保险丝F1可起到保护电源的作用，当电流I>0.5A时，保险丝熔断，从而防止电源烧坏。2.3整流电路该部分电路是采用桥式整流电路，把经过降压后的交流电变成单方向的直流电，因为相比于半波整流、全波整流电路，桥式整流电路的整流效率较高，其输出电压平均值即整流输出电压U在一个周期内的平均值：3-1在式3-1中，w为市电频率50Hz。2.4滤波电路经过整流后的直流电幅值变化很大，会影响电路的工作性能。可利用电容的“通交流，隔直流”的特性，在电路中并入并联电容C作为电容滤波器，滤去其中的交流成分，利用估算法可得经过滤波后的输出电压：3-2以上交流电压转换、整流、滤波三部分统称为电源输入部分，将民用220V交流电转换成为稳定的24V直流电作为电源的输入端，其电路图如图15所示。此外，可在输入端加1A保险丝，防止输入电压超过40V或电源板内部短路引起的大电流造成的危害。保险丝接在3300uF电容的后端，防止加电时电容大电流充电烧断保险丝。电容起储能和电源滤波的作用，在供电时主要起储能作用，电容接在高压端更利于储能，因为如果电源暂时断电，稳压电路前面的电压逐渐下降不会影响输出电压。图4电源输入部分电路图如图15所示，该电路外围器件有2个电容，1个电感，2个可调电阻，电路结构比较简单。输入端可输入7V-40V直流电经过芯片降压处理并调节可调电阻R1或者R2（为应用方便，可设定R1为固值电阻）得到1V-20V的输出电压，最大输出电流为1A。值得注意的是，在实际制作中为避免电流过大烧坏其它元器件，固电解电容采用50V大容量电容，可调电阻R1、R2采用大功率电阻。电感是开关电路的关键部分，它在开关闭合时储存能量，开关断开时提供能量。一般选用带磁芯的电感器，且必须考虑电磁干扰，使其减少到最小。本电路由于最大输出电流可达1A，综合电感自身因素及电路安全因素考虑，电路选用电流容量1A以上的线圈磁芯电感。2.5AD转换电路本设计采用由美国模拟数字公司（Analog）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器AD574A，内置有双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下：分辨率：12位非线性误差：小于±1/2LBS或±1LBS转换速率：25us模拟电压输入范围：0—10V和0—20V，0—±5V和0—±10V两档四种电源电压：±15V和5V数据输出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式AD574A的引脚说明：[1].Pin1(+V)——+5V电源输入端。[2].Pin2()——数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12位或8位输出。[3].Pin3()——片选端。[4].Pin4(A0)——字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。须注意的是，端TTL电平不能直接+5V或0V连接。[5].Pin5()——读转换数据控制端。图3.8AD574A[6].Pin6(CE)——使能端。现在我们来讨论AD574A的CE和A0对其工作状态的控制过程。在CE=1、=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当=0时A/D转换，当=1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0-0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D转换方式进行。当=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和控制数据输出状态的格式。当=1时，数据以12位并行输出，当=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。[7].Pin7(V+)——正电源输入端，输入+15V电源。[8].Pin8(REFOUT)——10V基准电源电压输出端。[9].Pin9(AGND)——模拟地端。[10].Pin10(REFIN)——基准电源电压输入端。[11].Pin(V-)——负电源输入端，输入-15V电源。[12].Pin1(V+)——正电源输入端，输入+15V电源。[13].Pin13(10VIN)——10V量程模拟电压输入端。[14].Pin14(20VIN)——20V量程模拟电压输入端。[15].Pin15(DGND)——数字地端。[16].Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12条数据总线。通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据。[17].Pin28(STS)——工作状态指示信号端，当STS=1时，表示转换器正处于转换状态，当STS=0时，声明A/D转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为单片机的中断或查询信号之用。AD574A的工作模式：以上我们所述的是AD574A的全控状态，如果需AD574A工