降壓型DCDC開關(guān)電源的研究與設(shè)計

物電學(xué)院開關(guān)電源技術(shù)課程實(shí)踐報告《降壓型DC/DC開關(guān)電源的研究與設(shè)計》姓名：學(xué)號：學(xué)院：物理與電氣工程學(xué)院日期：2015年12月26日指導(dǎo)老師：許樹玲 降壓型DC/DC開關(guān)電源的研究與設(shè)計摘要：隨著開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展，DC/DC開關(guān)電源已在通信、計算機(jī)以及消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近年來，電池供電便攜式設(shè)備的需求越來越大，對DC/DC開關(guān)電源的需求也日益增大，同時對其性能要求也是越來越高。本文設(shè)計了一款降壓型DC/DC開關(guān)電源電路。首先詳細(xì)的分析和闡述了降壓型轉(zhuǎn)換器的電路拓?fù)浜凸ぷ髟?，根?jù)系統(tǒng)性能設(shè)計了電路的整體框圖。然后對電路的各個模塊進(jìn)行了分析和設(shè)計，包括輸入電路，降壓電路和顯示電路。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；降壓型；DC/DC轉(zhuǎn)換第頁號hop共同控制增益控制模塊（2/4譯碼器），產(chǎn)生增益選擇信號C,G,C-,G-,控制轉(zhuǎn)換電容陣列產(chǎn)生不同穩(wěn)定電壓輸出（1-20V），即可達(dá)到電路降壓要求。圖3轉(zhuǎn)換電容陣列電路2.2交流電壓轉(zhuǎn)換電路由于所需的直流電壓比起電網(wǎng)的交流電壓在數(shù)值上相差較大，所以，AC/DC轉(zhuǎn)換后的電壓設(shè)為24V-40V，才能達(dá)到要求輸出的電壓為1V-20V，即該部分電路采用變壓器TRANS把220V交流市電變?yōu)榧s20V的低壓交流電，作為電源的輸入電壓，變壓器原輔線圈的匝數(shù)比為：N1/N2=U1/U2=220V/20V≈11/1電路中的保險絲F1可起到保護(hù)電源的作用，當(dāng)電流I>0.5A時，保險絲熔斷，從而防止電源燒壞。2.3整流電路該部分電路是采用橋式整流電路，把經(jīng)過降壓后的交流電變成單方向的直流電，因?yàn)橄啾扔诎氩ㄕ?、全波整流電路，橋式整流電路的整流效率較高，其輸出電壓平均值即整流輸出電壓U在一個周期內(nèi)的平均值：3-1在式3-1中，w為市電頻率50Hz。2.4濾波電路經(jīng)過整流后的直流電幅值變化很大，會影響電路的工作性能?？衫秒娙莸摹巴ń涣?，隔直流”的特性，在電路中并入并聯(lián)電容C作為電容濾波器，濾去其中的交流成分，利用估算法可得經(jīng)過濾波后的輸出電壓：3-2以上交流電壓轉(zhuǎn)換、整流、濾波三部分統(tǒng)稱為電源輸入部分，將民用220V交流電轉(zhuǎn)換成為穩(wěn)定的24V直流電作為電源的輸入端，其電路圖如圖15所示。此外，可在輸入端加1A保險絲，防止輸入電壓超過40V或電源板內(nèi)部短路引起的大電流造成的危害。保險絲接在3300uF電容的后端，防止加電時電容大電流充電燒斷保險絲。電容起儲能和電源濾波的作用，在供電時主要起儲能作用，電容接在高壓端更利于儲能，因?yàn)槿绻娫磿簳r斷電，穩(wěn)壓電路前面的電壓逐漸下降不會影響輸出電壓。圖4電源輸入部分電路圖如圖15所示，該電路外圍器件有2個電容，1個電感，2個可調(diào)電阻，電路結(jié)構(gòu)比較簡單。輸入端可輸入7V-40V直流電經(jīng)過芯片降壓處理并調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R1或者R2（為應(yīng)用方便，可設(shè)定R1為固值電阻）得到1V-20V的輸出電壓，最大輸出電流為1A。值得注意的是，在實(shí)際制作中為避免電流過大燒壞其它元器件，固電解電容采用50V大容量電容，可調(diào)電阻R1、R2采用大功率電阻。電感是開關(guān)電路的關(guān)鍵部分，它在開關(guān)閉合時儲存能量，開關(guān)斷開時提供能量。一般選用帶磁芯的電感器，且必須考慮電磁干擾，使其減少到最小。本電路由于最大輸出電流可達(dá)1A，綜合電感自身因素及電路安全因素考慮，電路選用電流容量1A以上的線圈磁芯電感。2.5AD轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計采用由美國模擬數(shù)字公司（Analog）推出的單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器AD574A，內(nèi)置有雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下：分辨率：12位非線性誤差：小于±1/2LBS或±1LBS轉(zhuǎn)換速率：25us模擬電壓輸入范圍：0—10V和0—20V，0—±5V和0—±10V兩檔四種電源電壓：±15V和5V數(shù)據(jù)輸出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式AD574A的引腳說明：[1].Pin1(+V)——+5V電源輸入端。[2].Pin2()——數(shù)據(jù)模式選擇端，通過此引腳可選擇數(shù)據(jù)縱線是12位或8位輸出。[3].Pin3()——片選端。[4].Pin4(A0)——字節(jié)地址短周期控制端。與端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。須注意的是，端TTL電平不能直接+5V或0V連接。[5].Pin5()——讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)控制端。圖3.8AD574A[6].Pin6(CE)——使能端?，F(xiàn)在我們來討論AD574A的CE和A0對其工作狀態(tài)的控制過程。在CE=1、=0同時滿足時，AD574A才會正常工作，在AD574處于工作狀態(tài)時，當(dāng)=0時A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)=1是進(jìn)行數(shù)據(jù)讀出。和A0端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。A0-0時，啟動的是按完整12位數(shù)據(jù)方式進(jìn)行的。當(dāng)A0=1時，按8位A/D轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行。當(dāng)=1，也即當(dāng)AD574A處于數(shù)據(jù)狀態(tài)時，A0和控制數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)的格式。當(dāng)=1時，數(shù)據(jù)以12位并行輸出，當(dāng)=0時，數(shù)據(jù)以8位分兩次輸出。而當(dāng)A0=0時，輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高8位，A0=1時輸出A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低4位，這四位占一個字節(jié)的高半字節(jié)，低半字節(jié)補(bǔ)零。[7].Pin7(V+)——正電源輸入端，輸入+15V電源。[8].Pin8(REFOUT)——10V基準(zhǔn)電源電壓輸出端。[9].Pin9(AGND)——模擬地端。[10].Pin10(REFIN)——基準(zhǔn)電源電壓輸入端。[11].Pin(V-)——負(fù)電源輸入端，輸入-15V電源。[12].Pin1(V+)——正電源輸入端，輸入+15V電源。[13].Pin13(10VIN)——10V量程模擬電壓輸入端。[14].Pin14(20VIN)——20V量程模擬電壓輸入端。[15].Pin15(DGND)——數(shù)字地端。[16].Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12條數(shù)據(jù)總線。通過這12條數(shù)據(jù)總線向外輸出A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。[17].Pin28(STS)——工作狀態(tài)指示信號端，當(dāng)STS=1時，表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當(dāng)STS=0時，聲明A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，通過此信號可以判別A/D轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)，作為單片機(jī)的中斷或查詢信號之用。AD574A的工作模式：以上我們所述的是AD574A的全控狀態(tài)，如果需AD574A工