開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源(2)(3)

1、目錄 目錄1摘要2ABSTRACT3第一章 方案論證與比較41.1 DC-DC主回路拓?fù)涞姆桨高x擇41.2 控制方法的方案選擇41.3 電流工作模式的方案選擇51.4 提高效率的方案選擇5第二章 詳細(xì)軟硬件分析62.1 整體設(shè)計(jì)：62.2 理論分析與參數(shù)計(jì)算62.2.1 主回路器件的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)62.2.2 控制電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)72.2.3 效率的分析72.2.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)72.2.5 數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計(jì)723硬件核心電路824軟件設(shè)計(jì)8第三章 系統(tǒng)調(diào)試93. 1調(diào)試過(guò)程共分三部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)9第四章   指標(biāo)測(cè)試114.1測(cè)試儀

2、器114.2 指標(biāo)測(cè)試114.2.1輸出電壓范圍測(cè)試結(jié)果114.2.2電壓調(diào)整率測(cè)試結(jié)果114.2.3負(fù)載調(diào)整率測(cè)試結(jié)果114.2.4噪聲及紋波測(cè)試114.2.5 效率測(cè)試114.2.6 過(guò)流保護(hù)114.3 系統(tǒng)對(duì)題目的完成情況114.4 結(jié)果分析12第五章    結(jié)論13第七章   參考文獻(xiàn)14第八章 附件15 摘要直流穩(wěn)壓電源主要分為線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源兩種。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源相比普通的線形穩(wěn)壓電源，具有非常多的優(yōu)點(diǎn)。它的開(kāi)關(guān)管以開(kāi)關(guān)方式工作，功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，安全可靠，對(duì)電網(wǎng)電壓及頻率的變化適應(yīng)性強(qiáng)，能夠提供不同數(shù)值的輸出電壓。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電

3、源是當(dāng)今電源應(yīng)用的主角，已經(jīng)廣泛地被以信息化產(chǎn)業(yè)為主體的各種終端顯示器、電子計(jì)算機(jī)、通訊裝置、辦公自動(dòng)化儀器、家用電器、電視機(jī)等設(shè)備采用。本論文以C8051F020為核心，電壓可預(yù)置，步進(jìn)電壓為1V，輸出電壓范圍為30V到36V，輸出電流為0-2A?？娠@示預(yù)置電壓，實(shí)測(cè)電壓，實(shí)測(cè)電流，實(shí)測(cè)效率。該系統(tǒng)主要由最小單片機(jī)系統(tǒng)，PWM信號(hào)控制芯片TL494，開(kāi)關(guān)電源升壓主回路，A/D以及D/A組成。系統(tǒng)通過(guò)鍵盤預(yù)置電壓值送給TL494形成閉環(huán)反饋回路，采樣康銅絲上的電壓間接推算出電流并顯示。本系統(tǒng)具有調(diào)整速度快，精度高，電壓調(diào)整率低，負(fù)載調(diào)整率低，效率高，無(wú)需另加輔助電源板，輸出紋波小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞

4、：C8051F020；TL494；開(kāi)關(guān)電源；boost電路。ABSTRACTFor this system to C8051F020 core voltage can be preset, stepping voltage of 1V output voltage range of 30V to 36V, output current is 0-2A. That preset voltage can be measured voltage, current measurement, the measured efficiency. The system mainly by the smalle

5、st SCM system, TL494 chip PWM control signal, the main boost switching power supply circuit, A / D and D / A component. Through the keyboard preset voltage TL494 gave a closed-loop feedback loop, sampling the voltage copper wire Kang indirectly current and projected that. The system has adjusted spe

6、ed, high precision, low voltage adjustment, the adjusted rates low load, high efficiency, no auxiliary power supply plus a plate, the advantages of small output ripple.Keywords: C8051F020; TL494; Switching Power Supply; Boost Circuit.第一章 方案論證與比較1.1 DC-DC主回路拓?fù)涞姆桨高x擇 DC-DC變換有隔離和非隔離兩種。輸入輸出隔離的方式雖然安全，但是由于

7、隔離變壓器的漏磁和損耗等會(huì)造成效率的降低，而本題沒(méi)有要求輸入輸出隔離，所以選擇非隔離方式，具體有以下幾種方案：方案一：串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路形式。開(kāi)關(guān)管V1受占空比為D的PWM波的控制，交替導(dǎo)通或截止，再經(jīng)L和C濾波器在負(fù)載R上得到穩(wěn)定直流輸出電壓Uo。該電路屬于降壓型電路，達(dá)不到題目要求的30-36V的輸出電壓。（見(jiàn)圖1）                       

8、0;        圖1 圖2                                    圖3 方案二：并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路形式。并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路原理與串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路類似，但此電路為

9、升壓型電路，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)電感儲(chǔ)能，截止時(shí)電感能量輸出。只要電感繞制合理，能達(dá)到題目要求的30-36V，且輸出電壓Uo呈現(xiàn)連續(xù)平滑的特性。（見(jiàn)圖2）方案三：串并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路形式。實(shí)際上此電路是在串聯(lián)開(kāi)關(guān)電路后接入一個(gè)并聯(lián)開(kāi)關(guān)電路。用電感的儲(chǔ)能特性來(lái)實(shí)現(xiàn)升降壓，電路控制復(fù)雜。（見(jiàn)圖3）由于本題只需升壓，故選擇方案二。1.2 控制方法的方案選擇方案一：采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波,控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與截止。根據(jù)A/D后的反饋電壓程控改變占空比，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。負(fù)載電流在康銅絲上的取樣經(jīng)A/D后輸入單片機(jī)，當(dāng)該電壓達(dá)到一定值時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān)管，形成過(guò)流保護(hù)。該方案主要由軟件實(shí)現(xiàn)，控制算法比較復(fù)雜，速度慢，輸出電壓

10、穩(wěn)定性不好，若想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜。方案二：采用恒頻脈寬調(diào)制控制器TL494，這個(gè)芯片可推挽或單端輸出，工作頻率為1-300KHz，輸出電壓可達(dá)40V,內(nèi)有5V的電壓基準(zhǔn)，死區(qū)時(shí)間可以調(diào)整，輸出級(jí)的拉灌電流可達(dá)200mA，驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)。芯片內(nèi)部有兩個(gè)誤差比較器，一個(gè)電壓比較器和一個(gè)電流比較器。電流比較器可用于過(guò)流保護(hù)，電壓比較器可設(shè)置為閉環(huán)控制，調(diào)整速度快。鑒于上面分析，選用方案二。1.3 電流工作模式的方案選擇方案一：電流連續(xù)模式。電流連續(xù)工作狀態(tài)，在下一周期到來(lái)時(shí)，電感中的電流還未減小到零，電容的電流能夠得倒及時(shí)的補(bǔ)充，輸出電流的峰值較小，輸出紋波電壓小。方案二：電流斷續(xù)模式。

11、斷續(xù)模式下，電感能量釋放完時(shí)，下一周期尚未到來(lái)，電容能量得不到及時(shí)補(bǔ)充，二極管的峰值電流非常大，對(duì)開(kāi)關(guān)管和二極管的要求就非常高，二極管的損耗非常大，而且由于電流是斷續(xù)的，輸出電流交流成分比較大，會(huì)增加輸出電容上的損耗。由于對(duì)于相同功率的輸出，斷續(xù)工作模式的峰值電流要高很多，而且輸出直流電壓的紋波也會(huì)增加，損耗大。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案二。1.4 提高效率的方案選擇影響效率的因素主要包括單片機(jī)及外圍電路功耗，單片機(jī)及外圍電路供電電路的效率和DCDC變換器的效率。詳細(xì)方案選擇見(jiàn)附件1。第二章 詳細(xì)軟硬件分析2.1 整體設(shè)計(jì)： 單片機(jī)通過(guò)鍵盤控制電壓的步進(jìn)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制D/A提供一

12、個(gè)參考電壓，與輸出電壓的反饋分壓進(jìn)行比較，在TL494內(nèi)部的電壓誤差放大器產(chǎn)生一個(gè)高或低電平，控制脈寬變化，來(lái)達(dá)到調(diào)整輸出電壓的變化，反復(fù)調(diào)整后使輸出達(dá)到設(shè)定得值為止。參考電壓輸出后電壓的反饋調(diào)節(jié)是由TL494自動(dòng)調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)速度快。 由于本設(shè)計(jì)對(duì)效率的要求比較高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)盡量選用低功耗的單片機(jī)，而且單片機(jī)的外圍電路要盡量少，本系統(tǒng)外圍電路只有鍵盤，顯示，和4個(gè)運(yùn)放（A/D和D/A集成在C8051F020內(nèi)部），這樣可以盡可能的提高效率?？驁D見(jiàn)圖4。2.2 理論分析與參數(shù)計(jì)算2.2.1 主回路器件的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)磁芯和線徑選擇：當(dāng)交變電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),電流將集中在導(dǎo)體表面流過(guò),這種現(xiàn)象叫集膚

13、效應(yīng)。電流或電壓以頻率較高的電子在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時(shí),會(huì)聚集于總導(dǎo)體表層,而非平均分布于整個(gè)導(dǎo)體的截面積中。線徑的選擇主要由本系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)頻率確定。開(kāi)關(guān)頻率越大，線徑越小，但是所允許經(jīng)過(guò)的電流越小，并且開(kāi)關(guān)損耗增大，效率降低。本系統(tǒng)采用的頻率為44K，查表得知在此頻率下的穿透深度為0.3304mm,直徑應(yīng)為此深度的2倍，即為0.6608mm。選擇的AWG導(dǎo)線規(guī)格為21#，直徑為0.0785cm（含漆皮）.磁芯選擇鐵鎳鉬磁芯，該磁芯具有高的飽和磁通密度，在較大的磁化場(chǎng)下不易飽和，具有較高的導(dǎo)磁率、磁性能穩(wěn)定性好（溫升低，耐大電流、噪聲小），適用在開(kāi)關(guān)電源上。其他器件選擇見(jiàn)附件2。2.2.2 控制電路設(shè)計(jì)

14、與參數(shù)設(shè)計(jì) 控制電路選用TL494來(lái)產(chǎn)生PWM波形，控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通，Rt,Ct選擇為102和24K，頻率為 ，為44KHz。軟啟動(dòng)電路由14腳和4腳接電阻和電容來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)。啟動(dòng)時(shí)間為 = （ =10uF，R=1K）。13號(hào)腳接地，采用單管輸出，進(jìn)一步降芯片內(nèi)部功耗。2.2.3 效率的分析 輸出功率計(jì)算公式： ，輸入功率計(jì)算公式： 。由于題目要求DC/DC變換器（控制器）都只能由Uin端口供電，不能另加輔助電源，所以單片機(jī)及一些外圍電路消耗功耗要盡量的低。為此，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)單片機(jī)采用低功耗單片機(jī)C8051F020,該系統(tǒng)集成了8路12位A/D和兩路12位D/A.減少了外加A/D

15、和D/A的功耗。提高效率主要是要降低變換器的損耗，變換器的損耗主要有MOSFET導(dǎo)通損耗, MOSFET 開(kāi)關(guān)損耗 MOSFET 驅(qū)動(dòng)損耗，二極管的損耗、輸出電容的損耗，和控制部分的損耗，這些損耗可以通過(guò)降低開(kāi)關(guān)頻率等方法來(lái)降低。各級(jí)損耗的計(jì)算方法如下：1導(dǎo)通損耗： ；2開(kāi)關(guān)損耗： ;3門級(jí)驅(qū)動(dòng)損耗： ;4二極管的損耗： ;5輸出電容的損耗： 2.2.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)康銅電阻的大小選擇：康銅絲主要起兩個(gè)作用，過(guò)流保護(hù)和測(cè)試負(fù)載電流?？点~絲接在整流輸入地和負(fù)載地之間，越小越好，這樣會(huì)使兩個(gè)地之間的電壓很小。但是如果太小由于干擾問(wèn)題會(huì)造成過(guò)流保護(hù)的誤判，并且對(duì)于后級(jí)運(yùn)放的要求比較高，經(jīng)過(guò)

16、實(shí)驗(yàn)，選擇0.1歐姆的電阻效果比較好。由于電阻太小，難以測(cè)量，所以先測(cè)得1歐姆的電阻，然后截取其長(zhǎng)度的十分之一。 TL494片內(nèi)有電流誤差放大器?？捎糜谶^(guò)流保護(hù)?？点~電阻上的壓降，與預(yù)先調(diào)好的值進(jìn)行比較.若電流過(guò)大，輸出高電平，阻止PWM信號(hào)產(chǎn)生，開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，使輸出電壓降低，形成保護(hù)功能。一旦輸出電壓降低，導(dǎo)致輸出電流降低，檢測(cè)電壓降低，電流誤差放大器就會(huì)輸出低電平，重新產(chǎn)生PWM波形，所以該電路具有自恢復(fù)功能。2.2.5 數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計(jì)由于在輸出端采樣時(shí)測(cè)得的反饋電壓為輸出電壓的二十四分之一，即分壓為1.5V時(shí)輸出為36V,分壓為1.25V時(shí)輸出為30V，設(shè)計(jì)中采用了12位

17、D/A轉(zhuǎn)換精度為0.61mV（參考電壓為2.43V），直接輸出給TL494提供參考電壓。此外還設(shè)置了三個(gè)A/D芯片，分別采集輸出電壓，輸出電流，和輸入電流。為了降低功耗，設(shè)計(jì)中采用了8位數(shù)字顯示的LCD，SMS0801B為共陰級(jí)，下降沿有效，可顯示采樣得到的各個(gè)采樣量。23硬件核心電路 如下：(模塊電路見(jiàn)附件5) 圖主回路原理圖24軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，完全出于效率的要求，把外圍電路設(shè)計(jì)的盡可能的少，所以單片機(jī)驅(qū)動(dòng)外圍芯片均采用I/O口直接控制，沒(méi)有采用總線方式。整體軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6。第三章 系統(tǒng)調(diào)試3. 1調(diào)試過(guò)程共分三部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào) 

18、; 硬件調(diào)試：由于該系統(tǒng)的閉環(huán)控制主要由PWM芯片TL494自動(dòng)控制，單片機(jī)主要起輸出參考電壓，顯示等一些輔助作用，再者根據(jù)理論值進(jìn)行元器件的選擇由于精度和干擾的影響，往往得到的結(jié)果和理論分析值又有一定的偏差，所以硬件調(diào)試難度很大。 軟件調(diào)試：本系統(tǒng)的軟件程序完全由C51編寫，C語(yǔ)言效率高，但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，比如嚴(yán)格定時(shí)比較困難。在調(diào)試過(guò)程中采取的是自上至下的調(diào)試方法，單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊，然后在聯(lián)結(jié)成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。軟硬聯(lián)調(diào)：由于本系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)系不是很緊密，一般是軟件D/A輸出后就能直接和硬件相聯(lián)進(jìn)行工作，因此在軟硬件通調(diào)的情況下，系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)的難度不大。過(guò)流檢測(cè)恢復(fù)中斷子程序

19、框圖見(jiàn)附件5。圖整體軟件設(shè)計(jì)流程圖 第四章   指標(biāo)測(cè)試4.1測(cè)試儀器YB4360（60MHz）示波器；DT930F+4位半數(shù)字萬(wàn)用表；34401A六位半數(shù)字萬(wàn)用表; 自藕調(diào)壓器(0250V)。4.2 指標(biāo)測(cè)試（詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)附件七）4.2.1輸出電壓范圍測(cè)試結(jié)果如表1：表1 輸出電壓范圍測(cè)試預(yù)置電壓（V)30313233343536輸出電壓（V)30.01131.01832.02033.02134.02535.03036.0354.2.2電壓調(diào)整率測(cè)試結(jié)果如表2： 表2 電壓調(diào)整率測(cè)試測(cè)試條件為輸出電壓36.052V，輸出電流為2.00AU2 /V輸出電壓(V)U2(V)輸出

20、電壓(V)U3/V輸出電壓(V)14.9635.98116.0135.98617.0435.99018.0535.995190435.99820.0136.00321.0136.00522.0236.006  電壓調(diào)整率為：(36.006-35.981)/35.995*100%=0.069%。以上數(shù)據(jù)輸出電壓用六位半表測(cè)得，輸出電流用四位半表測(cè)得4.2.3負(fù)載調(diào)整率測(cè)試結(jié)果如表3： 表3 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試輸出電流（A）2.001.530.00輸出電壓（V)35.99536.00135.959負(fù)載調(diào)整率： （36.009-35.959）/36.009*100%=0.13%。4.

21、2.4噪聲及紋波測(cè)試：（U2=18V，Uo=36V，Io=2A，示波器AC耦合，掃描速度20ms/div） Vopp<= 290mV4.2.5 效率測(cè)試：（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）Iin= 4.52A，Uin=18.01V，Uo=36.005V ，Io=2A，計(jì)算得效率為：88.5%。4.2.6 過(guò)流保護(hù)：過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流為2.51A4.3 系統(tǒng)對(duì)題目的完成情況表4 系統(tǒng)對(duì)題目的完成情況對(duì)照表  基本部分 要求實(shí)現(xiàn)輸出電壓范圍30V36V輸出電壓范圍為28V36V最大輸出電流2A符合要求電壓調(diào)整率Su<2%電壓調(diào)整率為0.069%負(fù)載調(diào)

22、整率負(fù)載調(diào)整率0.13%輸出噪聲紋波電壓峰峰值Vopp<= 290mV變換器的效率88.5%過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作電流2.51A發(fā)揮部分電壓調(diào)整率0.2%電壓調(diào)整率為0.069%負(fù)載調(diào)整率0.5%負(fù)載調(diào)整率0.13%變換器的效率88.5%過(guò)流后能否自動(dòng)恢復(fù)能鍵盤設(shè)置步進(jìn)1V達(dá)到指標(biāo)4.4 結(jié)果分析 各項(xiàng)結(jié)果都符合系統(tǒng)指標(biāo)，產(chǎn)生誤差的原因包括：兩個(gè)不同地之間的干擾等。第五章    結(jié)論經(jīng)過(guò)四天三夜的辛勤努力，我們實(shí)現(xiàn)了題目的全部要求，在某些方面系統(tǒng)性能還超過(guò)了題目的要求，但由于時(shí)間緊，工作量大，系統(tǒng)還存在許多可以改進(jìn)的地方，比如電路布局、和抗干擾方面還有很大的提升空間，經(jīng)過(guò)改進(jìn)

23、，相信性能還會(huì)有進(jìn)一步的提升。本次競(jìng)賽極大的鍛煉了我們各方面的能力，雖然我們遇到了很多困難和障礙，但總體上成功與挫折交替，困難與希望并存，我們將繼續(xù)努力爭(zhēng)取更大的進(jìn)步。第七章   參考文獻(xiàn)1            曲學(xué)基等。新編高頻開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。北京：電子工業(yè)出版社，20052            錢振宇等。開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性。北京：電子工業(yè)出版社，20

24、053            馬忠梅等。單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序。北京：北京航空航天出版社，2007第八章 附件71附件一：?jiǎn)纹瑱C(jī)及外圍電路供電的方案選擇711 單片機(jī)供電的方案選擇方案一：用集成三端穩(wěn)壓器來(lái)供電。由于Uin端輸出的電壓比較高，變化范圍大，而單片機(jī)系統(tǒng)只需5V供電，若采用7812，7805兩級(jí)降壓來(lái)供電，會(huì)大大降低效率。方案二：采用高效率的DC-DC芯片38438，輸入允許范圍大，效率比較高，輸出電壓為+5V,輸出電流可達(dá)600mA,驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)。對(duì)于負(fù)電源，可通過(guò)芯片IC

25、L7660進(jìn)行轉(zhuǎn)換?？紤]效率的要求，本設(shè)計(jì)采用了方案二。71.2 顯示模塊的方案選擇方案一：采用LCD液晶顯示器顯示。采用 128×64 點(diǎn)陣 LCD 液晶顯示，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)用方便簡(jiǎn)單，而且可以節(jié)省了軟件中斷資源。其缺點(diǎn)在于顯示內(nèi)容需要存儲(chǔ)字模信息，需要一定存儲(chǔ)空間，并且點(diǎn)陣型液晶功耗比較大，不適合本設(shè)計(jì)。方案二：采用位帶小數(shù)點(diǎn)的SMS0801B顯示。此LCD顯示是段碼型的，功耗比較小，且為串行操作，本設(shè)計(jì)要顯示的數(shù)字不是很多，SMS0801B完全能滿足要求。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案二。71.3 鍵盤模塊的方案選擇 方案一：采用集成芯片8279控制鍵盤

26、，單片機(jī)資源占用少，響應(yīng)穩(wěn)定，這樣單片機(jī)可以很方便的控制，但功耗高，本設(shè)計(jì)只需要3個(gè)鍵盤就可以滿足要求，故不采用這種方案。方案二：按鍵直接接在I/O口上，編程簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，且滿足要求，在沒(méi)有鍵按下時(shí)根本沒(méi)有任何功耗。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案二。71.4 單片機(jī)的方案選擇方案一：采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制。51單片機(jī)外接A/D和D/A比較簡(jiǎn)單，操作方便，但是由于本題的功耗要求特別嚴(yán)格，對(duì)效率的提高不利。方案二：采用低功耗單片機(jī)C8051F020，這是一個(gè)完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU芯片。內(nèi)部集成12的A/D和D/A芯片，且這個(gè)單片機(jī)管腳豐富，操作完全與51單片機(jī)兼容。采用JTAG方

27、式，可通過(guò)USB口在線下載調(diào)試，使用十分方便，并且低功耗便于整體效率的提高。 考慮到效率的要求采用方案二。72附錄二：元器件選擇7.2.1 電流誤差比較器外圍元件的選擇：康銅電阻為0.1歐姆，過(guò)流保護(hù)時(shí)電流為2.5A，故正端的電壓最大為0.25V，超過(guò)時(shí)就過(guò)流保護(hù)，所以負(fù)端的電壓選擇為0.25V，這樣就可以保證在2.5A時(shí)過(guò)流保護(hù)。7.2.2 大功率電阻的選擇：在本設(shè)計(jì)中有些電阻要流大電流，功率要求特別大，所以在大電流處一定要選擇功率大的電阻。開(kāi)關(guān)管的選擇：本設(shè)計(jì)中開(kāi)關(guān)頻率大約為44KHz，開(kāi)關(guān)速度要求特別快，導(dǎo)通電阻要小，而且要求承受的電流也特別大。最終選擇了IRF540，該芯片Ron=44

28、毫歐，允許電流為33A,Vds=100V,能夠?qū)崿F(xiàn)要求。 7.2.3 20100是NPN的增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)三極管。該芯片具有開(kāi)關(guān)速度快，導(dǎo)通壓降小，而且功耗比較低，專用于DC-DC變換，是構(gòu)成升壓電路的關(guān)鍵芯片，所以設(shè)計(jì)中采用了這個(gè)芯片。7.2.4 前端穩(wěn)壓器的選擇：在設(shè)計(jì)圖中前端的穩(wěn)壓電源選擇特別重要，這里是引來(lái)給芯片供電的，若選得太小，在調(diào)輸入電壓時(shí)會(huì)引起芯片的工作不穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試后選擇了一個(gè)18V的穩(wěn)壓源，在題目要求的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)不會(huì)影響芯片的工作，完全能夠滿足題目的要求。7.3 附件三：主要元器件清單C8050F020;IRF540;電容 2200uF/50V X2 1000uF/50V

29、 100uF/25V 電阻 200歐/2W 2K/2W 51歐/2W 10歐/1WC1815 A1015康銅絲TL49416V穩(wěn)壓管20100磁芯漆包線其他電阻電容若干7.4 附件四：TL494工作原理圖7是TL494的內(nèi)部原理圖，主要包括兩個(gè)放大器，一個(gè)振蕩器，一個(gè)T觸發(fā)器，及基準(zhǔn)源等。它是PWM信號(hào)的專用集成控制芯片。圖7 TL494內(nèi)部原理圖圖8 軟啟動(dòng)電路圖TL494電路原理圖如圖8所示。引腳4為死區(qū)時(shí)間控制段。當(dāng)引腳4上電壓為03V時(shí)，振蕩器輸出的鋸齒波電壓低于引腳4上的電壓，經(jīng)死區(qū)比較器比較，會(huì)使輸出晶體管截止，限制了輸出方波脈沖的寬度增大。當(dāng)引腳4的電壓為0時(shí)，輸出方波脈沖的死區(qū)

30、時(shí)間的占空比固定為3%。在引腳4與引腳14之間接入充電電容器Cchar，在電源Vcc接通瞬間，基準(zhǔn)電壓Uref通過(guò)Cchar加到引腳4，使輸出晶體管截止。隨著Cchar上充電電壓的增加，引腳4上的電壓降低，使輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間逐漸增加，輸出電壓也逐漸增高，從而完成軟啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)間為 。誤差放大器由外部電源Vcc供電，采用單電源運(yùn)算放大器的工作方式，共模輸入電壓范圍為-0.3（Vcc-2）V。誤差放大器1和誤差放大器2性能相同，一個(gè)用于電壓控制，一個(gè)用于電流控制。當(dāng)誤差放大器輸出高電平時(shí)，輸出方波脈沖寬度變窄，反之變寬。另外，TL494有兩個(gè)輸出晶體管，每個(gè)晶體管的工作電流達(dá)200mA?？梢则?qū)

31、動(dòng)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷。本題主要是利用PWM控制芯片TL494來(lái)與DCDC主回路一起構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，TL494控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與截止，然后利用電感的儲(chǔ)能和電容的濾波能力使輸出是一個(gè)穩(wěn)定的直流分量，由于把TL494接成了雙閉環(huán)控制（電壓與電流），這樣控制速度快，準(zhǔn)確度高。7.5 附件五：核心原理圖與版圖由于開(kāi)關(guān)電源的頻率高，對(duì)外有干擾，并且本題指標(biāo)要求高，抗干擾能力要求特別嚴(yán)格，所以在布線時(shí)要特別小心，所以我們選擇了畫PCB圖，然后自行腐蝕，然后把線刻出，這樣的話測(cè)試方便，抗干擾性能也好。圖9 和圖10分別是核心原理圖和版圖。圖9 核心原理圖圖10 過(guò)流恢復(fù)原理圖 圖11 中斷子程序流程

32、圖圖12 核心原理圖的PCB版圖7.6附件六：重要源程序 A/D配置源程序：#define _AD0_#include "includes.h"/-/初始化ADCO/-void InitADC0(void) Set_Reference(3) ; /電壓參考內(nèi)部 ADData_Justify(0); /registers are right-justified SetCov_Mode(0); /ADC0 conversion initiated on every write of 1 to AD0BUSY. Set_Gain(0) ; /增益1 Set_SAR() ; Set

33、AIN01_Cfg(0); /單通道 SetAIN23_Cfg(0); SetAIN45_Cfg(0); SetAIN67_Cfg(0); SetAD_EN(1) ; /打開(kāi)AD/-/功能：ad讀入數(shù)據(jù)/入口：ad通道號(hào)/返回： 浮點(diǎn)電壓/-UINT ReadAD(BYTE channel) float xdata ADResult; BYTE xdata temp; Select_Channel(channel); for(temp=0;temp<200;temp+); AD0INT=0; /complete flag AD0BUSY=1; while(!AD0INT); AD0INT

34、=0; ADResult = ADC0; return(ADResult);D/A源程序：#include "includes.h"/* * 函數(shù)名稱：init_dac * 功能描述：初始化DAC0需要的設(shè)置 * 入口參數(shù)：無(wú) * 出口參數(shù)：無(wú) */void init_dac(void)/* 初始化DAC0 */REF0CN = 0x03;/* 設(shè)置BIASE=REFBE=1，即采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)*/ /* 如果選用外部基準(zhǔn)，則要把此值設(shè)為0x02 */DAC0CN = 0x80;/* 設(shè)置DAC0允許，更新模式在寫DAC0H時(shí)，右靠齊*/DAC0 = 0x00;/* DAC0數(shù)據(jù)寄存器清零*/* * 函數(shù)名稱：write_dac * 功能描述：寫DAC0 * 入口參數(shù)：char high - 高四位（右靠齊） * char low - 低八位 * 出口參數(shù)：無(wú) */ void write_dac(char high, char low)DAC0L