低電壓輸入的DC-DC穩(wěn)壓電源的設計-畢業(yè)論文

第一章緒論1.1本課題的背景和意義隨著電子技術的快速發(fā)展,開關電源因其高效節(jié)能且具有更高的效率、電路相對簡潔，功耗低、更高的可靠性、體積小、重量輕等顯著特點而得到了越來越廣泛的應用，從家用電器設備到移動設備通信設置、地面安全設施、數據交互方面、中型機器制造方面以及工業(yè)設備等都有很多應用并引起了社會各方面的重視。人們已在電路的拓撲結構方面進行探索、提高工作效率的功率半導體篩選、元器件的分布范圍以及電子電路的集成控制方向等方面進行了不懈地努力,且取得了很大進步。現在已經成為普通開關電源以及特種開關電源選擇的最優(yōu)的集成控制電路。移動電話、GPS導航系統(tǒng)，汽車燃油系統(tǒng)、電腦游戲系統(tǒng)、醫(yī)療器械系統(tǒng)、工業(yè)機械工作系統(tǒng)等方方面面都離不開開關電源，開關電源為其提供了基本的工作環(huán)境，使其有足夠的驅動保持正常工作狀態(tài)，以穩(wěn)定的電流為其系統(tǒng)穩(wěn)定的工作性能。開關電源為研發(fā)者、生產者、消費者提供豐富的產品供篩選，與生活、生產、研發(fā)密不可分，有著十分開闊的市場需求，這些都與高性能的開關電源息息相關，因此開關電源的需求逐步提升，發(fā)展迅猛。1.2開關電源的概念及分類概念：利用現代電力電子的相關技術，通過調節(jié)占空比來實現對開關管的導通和關斷的時間比率的控制，維持穩(wěn)定的電壓輸出的電源統(tǒng)稱為開關電源，開關電源一般由MOSFET和脈沖寬度調制（PWM）控制IC構成。開關電源中應用的電力電子器件主要分為IGBT、MOSFET和二極管三大組成部分。分類：在開發(fā)開關變頻技術的同時進行對相關電力電子器件的開發(fā)是人們在開關電源的技術領域的未來研究和發(fā)展的必然方向，也是快速促進開關電源向著體積小、面積薄、質量輕、抗干擾能力強、高效率可靠性、弱噪聲的方向快速發(fā)展。AC/DC和DC/DC是開關電源的兩種主要組成部分，AC/DC的模塊化，因其AC/DC自身的特性使得在模塊化的進程中，在工藝研發(fā)、生產、制造等各個方面的遇到的問題不易解決。但DC/DC變換器現已實現模塊化進程，且其在海內外都已經形成成熟的、穩(wěn)定的、成功的工藝研發(fā)、生產、制造的一系列體系，并且已經得到大家的肯定，并已在市場中應用廣泛，有著極大的需求，由于穩(wěn)壓電源的功率消耗較低、完善的性能、高速可靠的特性、小型的體積造型被廣泛應用，在開關電源、航海、電力電子技術等領域，發(fā)展迅猛，適用程度高。1.3開關電源的發(fā)展歷程研究動態(tài)略顯簡短，如果有時間的話，可以參考一些開關電源的論文，將此部分補充一下研究動態(tài)略顯簡短，如果有時間的話，可以參考一些開關電源的論文，將此部分補充一下早在二十世紀時，USA美國的航空員局就開發(fā)、設計了全世界第一個體積小、質量輕的開關電源，由于此次開關電源研制的成功，因此在接下來的科技發(fā)展中，開關電源的飛速發(fā)展，逐漸替代了最基礎、最簡單的相控穩(wěn)壓電源，并且在生活、生產、研發(fā)、工業(yè)設計等方面被廣泛使用。開關電源的電路主要向著集成化的方向發(fā)展，開關電源的體積主要出于迷你型進一步縮小，開關電源的系統(tǒng)設計主要趨于模塊化方向。最近30年開關電源的發(fā)展方向主要分為兩大發(fā)展方向：第一個方向是開關電源的系統(tǒng)功能電路的集成化的快速發(fā)展，外國早在1977年就已經研制出了高速集成化的PWM控制器的主要集成電路。第二個方向是利用單芯片實現在中、小功率開關電源的內部單片機實現高速集成化，早在1994年時，美國的一家專注于電源集成電路設計的公司就已經率先研制出一款新型的三端隔離式開關電源，也可以稱為PWM型單片開關電源，這款電源是一種AC/DC電源變換器的。意-法半導體公司在中、小功率方面單片機電源產品的設計方面也有很大進步，其公司生產出的新型開關電源也被用戶認可并得到廣泛應用。但是，相對來說，我國與國外在開關電源的研發(fā)、設計等技術方面相比，國內的起步發(fā)展時間比較晚，技術水平不高、功能特性、安全性能不高。目前國內DC/DC模塊電源產品主要由外國生產，覆蓋了中小功率模塊電源一半的市場以及大功率模塊電源的大部分。但是由于國內生產規(guī)模的擴大和技術的進部分以及中小功率模塊電源一半的市場。1.4本課題的研究內容本文主要對穩(wěn)壓電源進行研究，其實現主要通過三大部分：芯片UC3843芯片、boost拓撲結構、saber軟件，UC3843是一種電流型控制器，由于電流型控制器具有完善的結構，功能全面的性能，此控制器具有內部振蕩器，方便電路的設計，可以調整占空比實現通過反饋來改變輸入電壓值，可以進行輸出補償，可以很好的驅動MOSFET，其內部功能完善的UC3843芯片減縮了許多外圍電路的設計。boost外圍電路設計簡單，元器件數量不多，主要通過開關管控制儲能元器件電感及電容的充放電時間來調節(jié)輸出電壓值。電路簡潔、易實現。隨著科學技術的飛速發(fā)展，由于穩(wěn)壓電源的功耗低、更高的性能、體積小穩(wěn)壓電源被廣泛地應用到生活和工業(yè)中。在電子電路方面，幾乎每一個電路都要用到穩(wěn)壓電源，為電路提供穩(wěn)定的電流供電從而可以正常工作，這是最基本的要求。在生活方面，家里的家電都是將220V交流電轉換為低電壓，然后進行穩(wěn)壓輸出，給電路提供穩(wěn)定高效的電流供電系統(tǒng)。在工業(yè)方面，各大機器設備的正常工作也離不開穩(wěn)壓電源提供的穩(wěn)定電壓。由于穩(wěn)壓電源的功耗低、輸入范圍寬、更高的性能、體積小被廣泛應用，在開關電源、航海、電力電子技術等領域，發(fā)展迅猛，適用程度高。

第二章方案比較與選擇2.1全橋軟開關的設計開關電源全橋軟開關設計開關電源的原理及元器件組成，如圖2.1。圖2.1全橋軟開關設計開關電源這個應該算為表格，而不是圖片雖然你實質上使用的是圖片，但打印后是表格后面也有類似問題，我不一一說明，你自己修改這個應該算為表格，而不是圖片雖然你實質上使用的是圖片，但打印后是表格后面也有類似問題，我不一一說明，你自己修改Fig.2.1Fullbridgesoftswitchingpowersupplyswitchdesign全橋軟開關電源的優(yōu)缺點：保持了PWM轉換器和諧振變轉器的優(yōu)勢，攻克了其缺點之后興起的一個新穎電源控制系統(tǒng)，但是由于開關管的特性，在開關管導通和截止動作下，會產生時間的延時，同時會出現由通斷電流和通斷電壓產生的重疊期，從而產生損耗。導通和截止動作時產生的損耗之和統(tǒng)稱為開關損耗。由于一個周期內開關損耗是一定的，所以，隨著開關的頻率逐漸升高，開關的壓損也逐漸升高，因而不利于變流器頻率的提升，阻礙了變流器向體積小，重量輕的方向發(fā)展。而且會產生二次側占空比丟失、滯后臂不易實現的現象。2.2DC/DC開關電源閉環(huán)反饋設計DC/DC開關電源閉環(huán)反饋設計的工作原理如圖2.2。圖2.2DC/DC開關電源閉環(huán)反饋設計Fig2.2A全橋軟開關設計電路如圖2.3為啥把全橋軟開關的圖放在的4.2節(jié)中。為啥把全橋軟開關的圖放在的4.2節(jié)中圖2.3全橋軟開關轉換器主電路Fig2.3FullbridgesoftswitchingconvertermaincircuitDC/DC開關電源閉環(huán)反饋的優(yōu)缺點：能夠采集到小信號，并對得到的頻率進行分析，進行仿真實驗時，當對輸入進行配置時，能夠改變輸入路徑以及與其相連的輸出路徑。我對開關電源的了解有限，不知你這段話有沒有確切的來源但是，由于DC/DC開關電源閉環(huán)反饋網絡輸入電壓有小波動時,輸出紋波電壓影響大,不符合這次設計概念。如圖2.4所示。我對開關電源的了解有限，不知你這段話有沒有確切的來源圖2.4仿真原理圖Fig2.4Theprinciplediagramofthesimulation2.3反激電路設計開關電源反激電因為你在后面解釋原理時提到了元件的編號如VD1等，所以必須先給出圖。路如圖2.5。其工作原理為：當開關管VT1導通后，VD1處于斷開狀態(tài)，從而導致N1繞組的電流線性增長，一只直增加實現電感儲能性能的增加；;當開關管VT1關斷后，導致N1繞組的電流被切斷，因為可以實現變壓器中的磁場能量通過N2繞組和VD1向輸出端釋放。因為你在后面解釋原理時提到了元件的編號如VD1等，所以必須先給出圖。圖2.5反激電路的變換器電路原理簡圖Fig2.5Theflybackconvertercircuitprinciplediagramofthecircuit反激電路設計開關電源優(yōu)缺點：反激電路設計開關電源電路邏輯簡單易懂、電子元件個數不多、價格較便宜、在低功率的電源行業(yè)中大量采用。但是由于要對電源開關管進行保護，以免過壓摧毀，因此使得電壓和電流的輸出性能降低。由于反激電路設計的開關電源對負載輸出能量只在電源開關關斷瞬間，其在電流或電壓的輸出的反應不太靈敏，因此瞬態(tài)控制性能不太好，而且可能會導致輸出電壓產生抖動的現象。變壓器中間插入的鐵心是與氣體保持穩(wěn)定的間隙。我猜測你說的是在鐵芯中增加氣息，但你的表達不專業(yè)，希望借鑒一下你參考的論文上的說法因此導致初級及次級的漏感值增大，有可能生成反電動勢，損壞開關管。而且會對工作效率產生不良影響，如圖2.5。我猜測你說的是在鐵芯中增加氣息，但你的表達不專業(yè)，希望借鑒一下你參考的論文上的說法圖2.5反激電路的變換器電路原理簡圖Fig2.5Theflybackconvertercircuitprinciplediagramofthecircuit2.4直流電子負載電子負載是一種檢測電源性能的電路，我不知道是否能夠作為開關電源的一種類型的開關電源電子負載是一種檢測電源性能的電路，我不知道是否能夠作為開關電源的一種類型此開關電源主要由三大模塊組成：恒流電路模塊、恒壓電路模塊、恒阻電路模塊。其中場效應管為主要元器件，運用反饋并使用運算放大器在單片機的系統(tǒng)控制下來實現各模塊電路功能的，如圖2.6。圖2.6直流電子負載的開關電源Fig2.6Dcelectronicloadswitchpowersupply電源模塊電路如圖2.7。圖2.7電源模塊電路Fig.2.7Powersupplymodulecircuit恒流恒壓模塊電路如圖2.8圖2.8恒流恒壓模塊電路圖Fig.2.8Constantcurrentconstantvoltagemodulecircuitdiagram直流電子負載的開關電源的優(yōu)缺點：由于進行仿真時經常是多個負載同時工作，此直流電子負載可以通過一個顯示面板來展現多臺負載的工作情況及數據參數，其還具有同步功能，利用此功能可以實現對多個負載的參數同步，方便快捷，并且數據不易丟失，以免造成不必要的干擾。但是，此電路較復雜，實現起來較困難。2.5數字控制電源系統(tǒng)的仿真設計數字控制電源系統(tǒng)的工作原理與特性介紹數字處理器與被控對象是數字控制式的開關電源的兩大組成部分，此兩者的關系是處理器控制被控對象，是通過處理器的AD功能對其進行控制的。如圖2.9圖2.9數字控制原理Fig.2.9Digitalcontrolprinciple數字控制電源系統(tǒng)的優(yōu)缺點：節(jié)省硬件資源，減縮使用周期，高度的集成化，高速的工作效率，在電子力學中得到廣泛應用，且仿真結果與實際數據參數偏差不大，準確率高，原理及參數的顯示及分析與實際電路誤差不大，但是此電路的數字控制系統(tǒng)的閉環(huán)實現只能通過對數字處理器進行編程來實現，不符合現在電子元的主流發(fā)展趨勢，而且模擬和數字電路的設計方法區(qū)別較大，兼容性不好，適用度不高。[21]如下圖圖一為數字控制電源系統(tǒng)的仿真設計的系統(tǒng)，圖二為數字控制模塊電源仿真電路。如圖2.10圖2.10系統(tǒng)結構框圖Fig.2.10Systemstructurediagram數字控制模塊電源仿真電路如圖2.11圖2.11數字控制模塊電源仿真電路Fig.2.11Digitalcontrolcircuitmodulepowersupplysimulation2.6UC3843開關電源基本工作原理：當開關閉合時，電源給電感充電，電流轉化為磁能儲存在電感中，電流經電源正極，通過電感，經過開關管，流入電源負極。當開關管斷開時電感放電，電感中的磁能轉化為電能，電流經電感流經二極管，給電容充電，電壓上升，最終達到高于輸入電壓的結果，然后流回電源負極，通過開關管的導通、關斷時間可以控制生成的電壓值。其中，二極管的作用是為了防止電容放電時，造成對大地放電的浪費。注意電感中儲存的能量不會立刻增加或減少[20]參考文獻的標記應該放在句尾的標點符號之前文中還有類似的問題，你自己修改，我就不一一指出了。[20]在充電和放電過程中，能量是漸變的。參考文獻的標記應該放在句尾的標點符號之前文中還有類似的問題，你自己修改，我就不一一指出了注意：由于電感在此結構電路的作用是儲存能量，因此電感的磁芯應該足夠大，導線的口徑應該足夠粗。要選用適合的整流管，降低損耗。開關管的選取也很重要，其中兩個很重要的因素：第一要進入飽和狀態(tài)，第二導通時導通壓降足夠低。為了提高電路的轉換效率，我們可以提高控制電路的轉換能力，降低能量消耗，減小負載的阻抗值，將電感中儲存的磁能更多地轉換為電路的電能，使電路的中的能量損耗減弱。UC3843開關電源電路優(yōu)點：UC8343內部有完善的輸出補償，反饋功能，且芯片內部提供振蕩器，功能全面、性能可靠。Boost拓撲結構，電路原理簡單，性能安全，是現在發(fā)展的主流市場，總體來說，可行度高，結果可靠。如圖2.12圖2.12UC3843開關電源電路圖Fig.2.12UC3843switchpowersupplycircuitdiagram第三章仿真軟件（Saber）的介紹3.1Saber軟件簡介Saber軟件是一個功能強大、準確度高、處理速度快、性能完善的一款仿真軟件，這款軟件包含一個功能完善的混合仿真系統(tǒng)，融合了模擬及數字的混合仿真，囊括范圍廣，是一款先進的仿真系統(tǒng)軟件，在電力電子技術等相關方面發(fā)展迅猛，使用率高。Saber軟件是對外設電路進行仿真，SaberSketch和SaberDesigner為Saber的兩大組成部分。SaberSketch的功能是畫電路原理圖，SaberDesigner的功能則是實現電路圖的仿真。3.2Saber的特性1．高速的由于你的總頁數是有富余的，我不知你這些特性的描述從哪里借鑒過來的，由于這些特性并不重要，所以可以酌情刪減或者全部刪除集成性：在從畫原理圖到實現仿真的整個過程，不需要改變其工作的周圍環(huán)境，能夠在同樣的環(huán)境中成功實現。由于你的總頁數是有富余的，我不知你這些特性的描述從哪里借鑒過來的，由于這些特性并不重要，所以可以酌情刪減或者全部刪除2．完善的圖形瀏覽特性：SaberScope和DesignProbe是用來在Saber中瀏覽電路的仿真過程及成果的，其中SaberScope具有更完善的功能與更高端的特性。3．多種多樣的高端仿真：能夠實現交流分析、直流分析、偏置點分析等。4．整合化和分層化：能夠用一個或多個符號對一部分或多個部分的電路模塊進行替代，實現分層化與整合化的設計，而且可以對所組成的新的電路塊和系統(tǒng)電路實現仿真。5．模擬行為模型：可以實現電路在顯示使用當中會遭遇好些狀況，例如溫度，參數漂移等的仿真。6.高速精確的收斂性分析：有完善全面的算法系統(tǒng)，有助于收斂性的分析與性能的提高，降低了仿真的難度。7.精確高速的仿真：saber里的仿真精度的參數設置高于一般仿真軟件，能夠為仿真電路提供精確的仿真結果及仿真數據參數，實現方法安全，實現過程可靠，實現速率高。8.兩個獨立的模型與仿真模塊：saber內部有兩個獨立的模型與仿真操作系統(tǒng)，相互之間不會有干擾，我們可以對模塊進行整體化的存取和控制操作，這樣更方便、更快捷，且對仿真電路不會產生太大的影響，也不會煩擾仿真數據的生成。[19]9.強大、全面的全線分析系統(tǒng)：saber的全線分析師可以對所有的模型進行分析統(tǒng)計，其特殊的混合信號仿真器使saber全面分析系統(tǒng)的適用范圍不斷擴大，簡單易行。[18]10.整體、全面的輸出顯示功能：可以從對所畫電路圖的仿真形成的數據參數，方便快捷地提取出自己所需的數據參數，生成的波形圖可以根據模擬顯示器進行顯示與分析，將波形信息準確無誤、客觀形象地顯示出來。[17]電路仿真形成的數據參數也比較直觀。11.獨特的協(xié)同仿真系統(tǒng)：有專業(yè)的算法得到優(yōu)質性能，有完善的設計理念，可以將仿真設計與實際工作狀態(tài)良好的契合在一起，按一定的時序進行仿真，得到仿真模擬數據，有一個系統(tǒng)化完整化的分析結果，更方便、更快捷。[16]12.獨特的TOP-DOWN設計理念：saber采用的設計理念是按照自頂向下的設計順序進行的，可以對執(zhí)行過程中的每個模塊進行仿真，編寫者對硬件描述語言具有主動的存儲提取能力，可以在模擬環(huán)境及數字環(huán)境下建立模型，有良好的兼容性，并能順利快速地進行仿真。13.具有模擬邊界和數字邊界兩種接口:saber的此兩種接口提高了仿真結果的精確性，使得所畫電路具有良好的模擬特性。[15]14.仿真結果的關聯(lián)性體現：saber軟件的SaberScope工具可以在形成的仿真數據參數中，按照時間對齊的方式進行參數對比，將所需要的參數信息標注出來，設計者可以對波形和數據進行操作，從而得到我們所需的數據參數及關聯(lián)性的結果，這樣可以將多種仿真在一起進行比較，對影響電路的因素，及各個元器件數據參數的作用及影響直觀的展現出來[14]。[14]3.3Saber的主要功能及簡單介紹一、原理圖的繪制1.先打開SaberSketch，單擊工具欄中的File—New—Schematic，先建一個電路圖繪制的工作環(huán)境，其中包括好多的電子元器件和編輯器等[13]。[13]可以使用替代電路塊的符號進行電路原理圖的繪制。2.擊新建界面中的圖標，即可進行電路原理圖的繪制的工作環(huán)境，接下來可以通過點擊，可以在其下面尋找自己畫電路圖所要用到的元器件，或者通過點擊，在此空白輸入框中輸入所要用到的元器件的名稱或縮寫，直接找到所需的電路元器件，并選擇所需要的具體型號，這種方法更方便，更快捷，更省時，但同時要求你對元器件的名稱或簡稱有一定的基礎及了解。[12]3.鼠標左鍵單擊元器件，元器件即變成綠色，按住鼠標左鍵即可拖動元器件，放好元器件之后，可以雙擊元器件進行參數設置，使其能夠實現設計的電路原理圖的功能，使其各模塊的功能更優(yōu)化,是用來確定各個元器件之間的位置，單擊此按鈕就能夠打開電路圖的網格。單擊工具欄中的按鈕可以放大原理圖，單擊工具欄中的按鈕，可以縮小原理圖，此兩個按鈕的作用是用來調整視角的，有些元器件例如電阻在選擇的時候是有水平和垂直方向之分的，或者我們可以用另一種方式，選中你想要改變方向的元器件，鼠標右鍵此元器件，在彈出對話框單擊“Rotate-90”，即旋轉90度，其中旋轉角度可以通過自己的需求選擇?！?1有半個括號是中文括號，應該都用英文括號本頁的文獻11也有此問題】有半個括號是中文括號，應該都用英文括號本頁的文獻11也有此問題4.按照電路原理圖放置好元器件之后，可以對所選擇的元器件進行參數設置，以便實現自己設計的電路圖。首先雙擊你要設置的元器件，即會彈出一個對話框，對各項進行適當修改以便實現電路功能。改好后單擊對話框上的“Apply”按鈕，修改即起作用，注意有些選項是默認的，或是某個固定值，關于這點可以去查看一些資料。接下來要將已布好的元器件進行連接，單擊工具欄中的此兩個任意按鈕均可實現連接，區(qū)別在于左邊按鈕所連出的線較細，右邊按鈕所連出的線較粗，習慣上我們喜歡用細線連接所選出的元器件，而粗線常用來連接電源或接地，這樣比較醒目。可以雙擊線對其進行命名，注意連線時是對各個器件的電氣連接點進行連接，鼠標左鍵單擊某一元器件的電氣連接點時，鼠標會拖出一條綠色的線，鼠標左鍵單擊另一元器件的電氣連接點，即可將此兩個元器件連接到一起，雙擊所連的線段，可以對此線段的“Name”、“Font”、“Width”等屬性進行參數設置，改好后，單擊“Apply”按鈕，修改則會起作用。5.以上步驟完成后，原理圖的繪制基本已經完成，接下來就要將我們已畫好的原理圖保存，單擊此按鈕可以對所畫的電路圖進行保存即可。【10】3.4Saber原理圖的仿真1.鼠標左鍵單擊工具欄中的按鈕，會跳出一個工具欄，這個工具欄包括了實現仿真的基本操作。2.首先進行直流仿真，鼠標左鍵單擊彈出工具欄的，稍等片刻則會跳出一個對話框，這上面顯示了各點直流仿真的一些參數，讓我們有一個更直觀的感覺，也增加了對電路參數的了解，有利于以后的計算，完成這個測試后，可以將彈出的數據對話框關閉，進行下一步仿真測試。3.鼠標左鍵單擊此按鈕可以對直流仿真下的各個工作點進行電流，電壓等的仿真，稍等片刻會跳出兩個對話框，在此對話框中顯示了所生成的那些點的電流及電壓等的屬性，比較清楚、直觀。雙擊此對話框的任意一個元器件屬性，在此位置則會顯示出其電氣特性，方便我們進行觀察、思考。還可以為已畫好的原理圖配置探針，這樣也可以方便、清楚地了解到原理圖各點的波形圖，這就是探針的作用。生成的波形圖，拖動其死角時，可以更改波形圖的大小，鼠標右鍵生成的波形，即會彈出一個對話框，單擊彈出對話框的“Delete”就能夠推出此窗口，進行下一步仿真測試?！?0】4.點擊此按鈕可以實現對原理圖的交流信號解析，即會彈出菜單，對所彈出的菜單進行相應參數設置即可。鼠標左鍵“OK”后，稍等片刻，即會展現出交流分析的結果，交流仿真結果彈出的文本框包括圖形信息的顯示窗、SignalManager信息的菜單，還有管理信號圖像的文檔的界面。5.在CosmosScope菜單界面中，在“single_amp.ac.ai_pl”文件菜單中，鼠標左鍵單擊“Plot”按鈕可以在此界面窗口中顯示出波形，此窗口界面可以加入多個波形圖，當需要刪除某個圖形時，正確操作是，先將鼠標移到此波形圖的名字上，變紅后，鼠標右鍵此波形圖，在彈出的對話框中選擇“Delete”即可將此波形圖刪除。在此界面窗口中，鼠標雙擊“aout”和“in”可以觀察其信號。也可以利用其包含的工具包里的一些算法通過其展示出的波形得到測量數據，通過這個方法可以測得頻率響應數據，例如增益。在此菜單窗口中的底部，單擊此按鈕可以進行測量試驗，即會彈出對話框，在右側選擇“Measurement-FrequenceyDomain-Bandwidth”注意現在要測量的波形書要與信號源的個數保持一致，即一個波形圖對應一個信號源，需要自己進行設置。設置完成后，鼠標左鍵單擊“Apply”按鈕，這樣剛才的設置就實現了，所形成的波形圖即可在窗口菜單中顯示出來。接下來點擊“Measurement-FrequenceyDomain-GainMargin”，繼續(xù)鼠標左鍵單擊“Apply”按鈕，則在此菜單窗口中就可以顯示出增益。查看完我們需要的參數即可關閉此窗口。這些參數也可以動態(tài)來觀察其變化對其電路特性的影響。可以進行直流工作點的分析。6.重啟CosmosScope界面窗口，在此界面的空白處，鼠標右鍵，在彈出的對話框點擊“ClearGragh”,即可將已經形成的波形圖全部刪除。在已經彈出的“SignalManager”界面中，鼠標左鍵單擊按鈕“OpenPlotFiles”,則會彈出一個對話框，在此對話框中選中single_amp.vary_ac.ai_pl/tr.ai_pl文件，隨后鼠標左鍵點擊“打開”按鈕，鼠標左鍵雙擊aout信號，則會展現出多條波形。7.可以對多條波形進行測試，首先鼠標左鍵Measuremen按鈕，即會彈出窗口，接下來為了進行設置，鼠標左鍵按鈕“Apply”，即會出現我們需要研究的元器件的波形，根據不同的元器件，X軸、Y軸代表的元器件屬性不同，鼠標左鍵單擊此圖標，是對之前顯示元器件屬性的波形圖做一個標記，我們可以對此標記進行操作，可以拖動此標記，從而得到一定的對應信息。更方便做研究，也給人更直觀的感覺。隨即可以關閉CosmosScope的窗口界面。3.5Saber仿真軟件的應用Saber是一款先進的仿真軟件，在混合技術方面發(fā)展成熟，因而被廣泛應用，saber的發(fā)展與應用對整個仿真軟件的準確性與適用性有很大提高，在技術理論及創(chuàng)新，應用方面有很大提升，尤其是精確建模、數據分析、模數混合仿真技術飛速發(fā)展，并提高了仿真的速率、準確度以及適用性。由于saber全面、完善的仿真系統(tǒng)，被市場廣泛應用。在開關電源研發(fā)發(fā)展方面，由于saber強大、完善的數據算法、性能可靠準確的數據分析、完整全面的固件庫，因此在開關電源仿真模擬實驗中被廣泛應用，提高了開關電源的仿真的可靠性，與輸出數據分析能力與性能，波形顯示也更加清晰【9】?！?】Saber在機械應用中也有廣泛應用，可以對流體、機械運動進行分析，主要被用在變頻器的分析之中。機械運動主要分為I平移運動和轉動兩大部分，saber不僅可以對其進行仿真，還能夠對其特有的對偶方法進行分析與解釋。對機械的快速發(fā)展起到了促進作用，對機械的制造也產生了極大的推動作用。Saber航空方面也有很大發(fā)展，主要應用在飛機供電系統(tǒng)，由于saber特有的雙余弦供電系統(tǒng)提高了供電的性能，從而建立一個模擬真實環(huán)境的仿真，飛機在正常供電的情況下的各個故障模型下的整體仿真，具有一定的真實性、可靠性。第四章硬件電路的介紹4.1UC3843芯片的介紹UC3843是一款擁有一定的頻率值這句話講不通，高速性能的電流式的新型的可以調節(jié)脈寬的控制器，此控制器具有內部振蕩器，方便電路的設計，可以調整占空比實現通過反饋來改變輸入電壓值，可以進行輸出補償，可以很好的驅動MOSFET，其內部功能完善的UC3843芯片減縮了許多外圍電路的設計，工作頻率高，更簡單易，使用較少的元器件就能實現方案，更簡單快捷，成本低，速率高。UC3843的引腳如圖4.1。這句話講不通圖4.1UC3843引腳圖Fig.4.1UC3843PinfigureUC3843具體引腳說明如圖4.2這個應該算是表格，不應該是圖這個應該算是表格，不應該是圖圖4.2UC3843引腳具體說明Fig.4.2UC3843PindetailsUC3843芯片內部結構電路如圖4.3圖4.3UC3843內部電路結構Fig.4.3UC3843Theinternalcircuitstructure由圖可知其內部自帶振蕩器，能夠為電路提供震蕩信號，降低了電路設計的難度，其內部穩(wěn)壓器生成的參考電壓是用來與反饋電路反饋回來的電壓進行比較以調節(jié)輸出的占空比，由圖可知參考電壓為2.5V，其內部的電流取樣比較器也是與基準電流進行比較，來調節(jié)占空比的。【8】可以通過電阻、電容的控制調節(jié)振蕩頻率。內部的誤差放大器是用來減小誤差，進行補償，以用來保證穩(wěn)定的電壓輸出。4.2Boost拓撲結構的介紹Boost結構電路原理圖如圖4.4。圖4.4Boost拓撲結構電路圖Fig.4.4TheBoosttopologycircuitdiagram基本工作原理：當開關閉合時，電源給電感充電，電流轉化為磁能儲存在電感中，電流經電源正極，通過電感，經過開關管，流入電源負極。【5】當開關管斷開時電感放電，電感中的磁能轉化為電能，電流經電感流經二極管，給電容充電，電壓上升，最終達到高于輸入電壓的結果，然后流回電源負極，通過開關管的導通、關斷時間可以控制生成的電壓值。其中，二極管的作用是為了防止電容放電時，造成對大地放電的浪費。注意電感中儲存的能量不會立刻增加或減少。在充電和放電過程中，能量是漸變的?！?】注意：由于電感在此結構電路的作用是儲存能量，因此電感的磁芯應該足夠大，導線的口徑應該足夠粗。要選用適合的整流管，降低損耗。開關管的選取也很重要，其中兩個很重要的因素：第一要進入飽和狀態(tài)，第二導通時導通壓降足夠低。【7】為了提高電路的轉換效率，我們可以提高控制電路的轉換能力，降低能量消耗，減小負載的阻抗值，將電感中儲存的磁能更多地轉換為電路的電能，使電路的中的能量損耗減弱。此電路是實現開關電源的硬件設計電路，主要以UC3843芯片為核心設計外圍電路，由芯片內部的振蕩器產生信號，通過boost電路結構中電感對電容充放電，進行升壓至穩(wěn)壓的功能實現，通過電阻將電路的輸出電壓反饋到UC3843芯片，通過芯片內部結構電路的輸出補償功能，自動對反饋回來的電壓進行分析，以改變芯片內部的占空比，對開關管的導通關斷時間進行控制以調節(jié)輸出電壓，從而實現保持穩(wěn)定電壓的輸出的功能。如圖4.5圖4.5穩(wěn)壓電路原理圖我認為你對仿真電路的介紹可以單獨放在一個小節(jié)里面我認為你對仿真電路的介紹可以單獨放在一個小節(jié)里面Fig.4.5Thevoltagestabilizingcircuitprinciplediagram整個穩(wěn)壓電源的設計電路有兩個主要的閉環(huán)電路來實現的，一個是電壓閉環(huán)的電路設計：電路輸出的電壓值通過采樣操作后，反饋到芯片內部的誤差放大器，與芯片內部的誤差放大器里面的基準電壓進行對比，測試出誤差電壓，誤差放大器的功能是用來調節(jié)當外界輸出負載變化的時候造成輸出電壓的改變，而來達到穩(wěn)定電壓輸出的狀態(tài)。【3】另一個主要的閉環(huán)電路的設計為電流閉環(huán)電路：開關管源極接到公共端件有一個電阻R1,此電阻是用來測試流過電流的大小，其是通過當開關管導通給電感充電的時候，電流流過電阻R1，生成一定的電壓值，將磁場生的電壓反饋到芯片的內部，與內部誤差電壓進行比較后，通過內部電路的分析進行脈沖寬度的調整，以達到保持穩(wěn)壓電壓的輸出?！?】此電路是boost電路結構，輸出占空比通過場效應管irf520的導通、關斷時間，對電感l(wèi)1的充、放電時間進行調整、以控制電容C5的蓄電能量，從而改變輸出電壓值，輸出電壓通過R6和R7進行分壓，R6作為反饋電阻，將輸出電壓值的變化反饋到uc3843芯片，芯片通過內部輸出補償電路控制占空比的輸出來控制場效應管的導通、關斷時間，進而達到控制輸入的電壓值，從而達到實現穩(wěn)定電壓輸出的狀態(tài)。如圖4.6圖4.6拓撲結構圖Fig4.6Thetopologicalstructure電阻分壓反饋原理圖如圖4.7。圖4.7電阻分壓反饋原理圖Fig.4.7Resistancepartialpressurefeedbackprinciplediagram電容是對信號進行濾波，以達到清晰的直流信號，使得仿真模擬的可靠性更高，更利于穩(wěn)壓功能的實現。如圖4.8圖4.8電容濾波圖Fig.4.8Capacitorfiltergraph此電路實現的功能是對振蕩頻率進行設置，選取適當的電阻值與電容值，以便達到電路合適的振蕩頻率，為電路實現穩(wěn)壓電源提供工作環(huán)境。如圖4.9圖4.9震蕩頻率電路圖Fig.4.9Theoscillationfrequencycircuitdiagram由于UC3843的驅動電壓要高于8.5V，在這個穩(wěn)壓電源的設計中給芯片供10V電壓，驅動芯片，保持芯片的基本工作狀態(tài)。如圖4.10圖4.10UC3843驅動電路圖Fig.4.10UC3843Drive此模塊電路是通過開關管控制，將vref引腳的參考輸出電壓通過電阻RT向電容CT充電電流，其中r5起限流作用以免燒毀二極管。如圖4.11圖4.11RT.CT工作電路圖Fig.4.11RT.CTWorkingcircuitdiagram第五章系統(tǒng)分析及測試此仿真圖為芯片UC3843的output端，形成的方波是通過占空比來控制電路irf520開關管的導通、關斷時間以用來調整給電容的充放電時間，從而實現對輸出電壓的控制。如圖5.1圖5.1UC3843的output端仿真波形圖Fig.5.1TheoutputendoftheUC3843emulationoscillogram此仿真圖為芯片UC3843的補償端，實現誤差放大器的輸出，主要是為了環(huán)路補償的功能實現?！?】如圖5.2。圖5.2UC3843的補償端的仿真圖Fig.5.2ThesimulationdiagramonUC3843compensation圖為UC3843的電壓反饋端，是誤差放大器的反向輸入端，通過分壓電阻反饋回來的電壓通過芯片COMP端口返回，此仿真圖形就是反饋回來的電壓輸出情況，而后與內部基準電壓2.5V進行比較，以控制輸入的占空比，最后達到控制穩(wěn)定的輸出電壓的值。如圖5.3圖5.3UC3843的電壓反饋端的仿真圖Fig.5.3ThesimulationdiagramonUC3843voltagefeedback此仿真圖為電流取樣端，芯片內部含有電流取樣比較器，主要是脈寬調制器利用電流的取樣值與一個同時接入此處的正比于電感器電感電流的電壓的相關信息，達到截止開關管的狀態(tài)。如圖5.4圖5.4UC3843電流取樣端的仿真圖Fig5.4ThesimulationdiagramonUC3843currentsampling此引腳功能是利用電阻RT與電容接到大地，從而實現振蕩器的振蕩頻率可調，以及占空比的輸出可調的功能。如圖5.5圖5.5UC3843的rct端的仿真圖Fig.5.5ThesimulationdiagramonUC3843ofRCT此圖為芯片UC3843的vref引腳，此引腳為參考輸出，通過電阻RT向電容CT充電，保證電路正常工作?！?】如圖5.6圖5.6UC3843的vref端的仿真圖Fig.5.6ThesimulationdiagramontheUC3843vref你既然做了實物電路，不管工作的性能如何，都應該貼上來，表示自己的畢業(yè)設計具有足夠的工作量你既然做了實物電路，不管工作的性能如何，都應該貼上來，表示自己的畢業(yè)設計具有足夠的工作量

第六章總結與展望通過此穩(wěn)壓電源的設計我學習了電源工作的基本原理，知道了如何選擇器件的，對電路所用的核心芯片UC3843進行了學習、探索，了解了該芯片的內部結構原理、所能實現的特性電路、以及可以應用的場所。還學習了boost結構電路的主要工作原理及所能實現的電路性能，學習了仿真軟件saber的使用，此次穩(wěn)壓電源的設計是通過UC3843芯片連接boost拓撲結構，實現電路的升壓以及輸出電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源的功能，然后將電路在Saber軟件中進行仿真，并對仿真結果進行分析，測試。在這個過程中，鍛煉了我的獨立完成項目的能力，提升了我理解、解決問題的能力，但是由于基礎薄弱，研究時間過短，所以在處理很多問題的時候還處于一個淺顯的階段，開關電源的研究領域比較廣泛，在本課題中我僅僅掌握了升壓穩(wěn)壓電源的一些基本原理，開關電源的其他實現方案不是特別了解像開關電源降壓的實現，像用LM2596、LM2704等芯片實現開關電源的設計不是很清楚，由于自己對開關電源比較感興趣，在以后的學習中我也會對開關電源進行深入研究。

參考文獻張海瑞,張濤，一種DC-DC升壓型開關電源的低壓啟動方案，現代電子技術，2011.王保民，車軍，升壓型開關電源的研究與設計，儀表技術，2008.林敬新，一種升壓電流模式控制PWM開關電源控制器的研究，電子科技大學碩士學位論文，2006.劉程斌，升壓型電流模式的PWM開關電源芯片研究與設計，西安電子科技大學碩士學位論文，2008梁啟文，一款DC-DC升壓開關電源的設計，自動化技術與應用，2008.4.邢玉秀，唐宏昊，程達，一種數字可調的升壓型開關電源的設計與實現，國外電子元器件，2008.9.陳春海．可編程控制器應用軟件設計方法與技巧．北京：電子工業(yè)出版社，2001.童詩白，模擬電子技術[M]，北京:高等教育出版社,1999.周曉智，高效率低功耗DC/DC升壓開關電源的設計，沈陽工業(yè)大學碩士學位論文，2007.田錦明，陳修強，王松林，來新泉，降壓／升壓DC—DC轉換器四開關控制方法，電子器件，2006.4[10]謝自美，電子線路設計[M].武漢：華中科技大學出版社,2002[11]張占松，開關電源的原理與設計（修訂版），電子工業(yè)出版社，2004[12]王水平，開關穩(wěn)壓電源—原理設計及實用電路，西安電子科技大學出版社[13]孫余凱，吳鳴山.電路識圖與應用快捷入門叢書，電子工業(yè)出版社，2010[14]曹麗萍,

開關電源EMI濾波器研究[D].

西安電子科技大學

2010

[15]劉真,

基于DSP的反激式數字開關電源的設計與研究[D].

中南大學

2010

[16]閆福軍,

寬電壓輸入反激式開關電源的研究[D].

電子科技大學

2010

[17]岳鵬,

大功率開關電源主電路研究[D].

華南理工大學

2010

[18]王志強（同譯者作品）,開關電源技術.電子工業(yè)出版社.2005[19]林濤,數字電子技術.清華大學出版社,2006

[20]林濤,數字系統(tǒng)原理與應用.電子工業(yè)出版社,2005

[21]李哲英,電子技術及其應用基礎.高等教育出版社,2003

致謝之前穩(wěn)壓電源于我來說不過是打過照面的路人，現在穩(wěn)壓電源與我就像相識很久的朋友。對穩(wěn)壓電源從略懂皮毛到熟悉掌握，這一過程學會了知識，學會思考和設計。在這里要感謝所有幫助過我的老師和朋友們，謝謝你們。

感謝導師李琨在這段時間對我的精心指導，李老師的創(chuàng)新意識深深感染了我，讓我對穩(wěn)壓電源有了另一層了解。在對穩(wěn)壓電源的學習過程中,基礎薄弱的我學起來很是吃力,每遇到不理解或是學習沒思路的時候就向老師請教,李老師無論多忙都會抽空為我答疑解難,也會經常給我很多啟發(fā)性的指導意見,讓我在設計中有了更好地想法。在本課題中李老師也付出了很多心血,才使我的課題得以順利進行。在此向恩師致以最真摯的感謝和祝福！

感謝同學們在我迷茫時給我的支持和幫助，在遇到我解決不了的問題時及時的幫我分析，給了我解決問題的思路，讓我能繼續(xù)探索知識的海洋。基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究\t