开关电源课程设计报告

湖北理工学院课程设计报告PAGEPAGE1目录1.系统方案设计 21.1系统方框图 21.2boost升压电路原理结构图 21.3boost升压电路工作原理 22.元器件的选择 32.1设计要求 32.2驱动电路的设计 32.3TL494的工作原理 42.4二极管选型 53.电路参数的计算 53.1开关频率的计算 53.2电感值的计算 54.系统设计原理总图 65.设计结果 7设计小结 10参考文献 111.系统方案设计1.1系统方框图Boost电路又称为升压型斩波器，是一种直流-直流变换电路,用于将直流电源电压变换为高于其值的直流电压，实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。整个系统包括BOOST主电路、为了更好的控制开关频率，还增加了闭环调节模块和电压反馈模块。系统方框图如图1所示：图1系统方框图1.2boost升压电路原理结构图本设计主电路是直流升压斩波电路即boost斩波电路。原理图如图2所示：图2直流升压斩波电路原理图1.3boost升压电路工作原理支流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图2所示。在电路中V导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为:（1-1）式中T为V开关周期,为导通时间，微观断时间。升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。2.元器件的选择2.1设计要求输入直流电压为9V，输出直流电压18V，输出电压相对变化量小于2%。输出电流1A2.2驱动电路的设计本次设计选用TL494CJ作为驱动芯片，驱动电路电路图如图3所示：图3驱动电路电路图TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。TL494能产生PWM，能调整频率和脉宽，还有一路基准电压，这些都满足DC-DC的条件，采用不同拓扑，得到升压和降压。1，采用推挽（push-pull）方式，升压，可以改变反馈电阻，得到其他电压；2，采用BUCK拓扑降压，可以改变反馈电阻，得到其他电压；其外形图如图4所示：图4TL494外形图TL494其他主要特点如下：(1)集成了全部的脉宽调制电路。

(2)片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个(一个电阻和一个电容)。(3)内置误差放大器。(4)内止5V参考基准电压源。(5)可调整死区时间。(6)内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。(7)推或拉两种输出方式。2.3TL494的工作原理TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在0—3.3V之间）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。

脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。两个误差放大器具有从-0.3V到（Vcc-2.0）的共模输入范围。2.4二极管选型根据系统最大电流1A，可选取最大允许通过电流2A的二极管，本次设计选择FR307。3.电路参数的计算3.1开关频率的计算振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：系统采用RC振荡器参数值分别为R=10K，C=4700PF，通过上式计算得，f=23.4KHZ。3.2电感值的计算升压型电路输出、输入电压比同开关通断的占空比之间的关系为：(3-1)式中：——电感两端电压在一个开关周期内的平均值；——开关周期；——开关处于通态的时间；——开关处于断态的时间。稳态条件下，升压型电路二极管VD电流的开关周期平均值等于负载电流。负载电流：(3-2)电感电流峰值：(3-3)而VD的电流开关周期平均值：（3-4）电感电流连续的临界条件为：将式(3-2)和式（3-4）代入，有整理得(3-5)代入数据得L≥0.27mH,考虑欲量最后圈数为15圈，测得电感值为0.93mH。4.系统设计原理总图系统设计原理总图如图5所示:图5系统设计原理总图5.设计结果所焊接的电路板实物图如下：图6电路板实物图输入、输出电压波形如图7所示：图7输入、输出电压波形电感电压波形图如图8所示：图8电感电压波形图TL494的5号脚与外围电阻电容构成一个RC振荡器，为系统提供了比较基准源，5脚的锯齿波波形图如图9所示：图95脚的锯齿波波形图输出的方波波形图如图10所示：图10输出的方波波形图设计小结两个星期的课程设计，使我有了很多的心得体会，可以说这次直流电机斩波电路的课程设计是在自己努力和在老师的精心指导下共同完成的。通过这次设计加深了我对这门课程的了解，以前总是觉得理论结合不了实际，但通过这次设计使我认识到了理论结合实际的重要性。但由于我知识的限制，设计还有很多不足之处，希望老师指出并教导。通过对电路图的研究，也增强了我们的思考能力。从开始任务到查找资料，到设计电路图，到最后的实际接线过程中，我学到了课堂上学习不到的知识。上课时总觉得所学的知识太抽象，没什么用途，现在终于认识到它的重要性。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。很感激学校给了我们这次动手实践的机会，让我们学生有了一个共同学习，增长见识，开拓视野的机会。也感谢老师对我们无私忘我的指导，我会以这次课程设计作为对自己的激励，继续学习。参考文献王兆安.黄俊.电力电子技术(第四版).机械工业出版社.2000康华光.陈大钦.电子技术基础(第四版).高等教