设计报告[1]沈军组

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1、沈军组：题目：开关稳压电源摘要本设计以AT89C51单片机最小系统为核心，控制电压源模块.开关稳压电源设计原理是利用单片机设定输出值（DAC），经PWM芯片产生脉冲，通过脉冲的占空比的不同，进而来控制模拟电路的不同电压值的输出。此外，为了输出电压稳定，加入了ADC反馈。本系统设定了过流保护和过压保护。具有显示设定值功能。系统的特点是电压可调范围宽,能达到0V～36V可调,可实现步进和步退，或由键盘设定允许范围内任意值。输出电压最大40V，体积小，调节方便。关键字：单片机，开关电源，数字控制AbstractThedesignbasedonthemicrocontrolle

2、rAT89C51system,controlstheelectricvoltagesourcemoldpiece。ThetheoryoftheswitchingsteadypowersupplyisthattheoutputsignalofmicrocontrollercontrolstheoutputpulseofthePWMcontrolCMOSchip,differentpulsecontroldifferentoutputvoltageofanalogicalelectriccircuit.Thissystemsetbreakdowncurrentprotect

3、ionandbreakdown.Voltageprotection,andalsocandisplaysetvoltage.Thesystemhasawideadjustablescope,from0Vto40V.Itisaccurate.Itcanrealizeup-stepanddown-step,orrealizeanyvalueinputfromkeyboard.themaximaloutputvoltageis40V.Tthissystem’sbulkissmallandcanregulateexpediently.Keyword:microcontrolle

4、r,switchingpowersupply，numeralcontrol7一、方案论证1．控制方案的设计与论证由单片机控制的开关电源,从对电源输出的控制来说,可以有三种控制方式。因此,可供选择的设计方案有三种:1）单片机输出一个电压(经DAC芯片),用作开关电源的基准电压。这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压,可以用按键设定电源的输出电压值,单片机并没有加入电源的反馈环（输出电压存在较大的误差），不能达到题目的要求。2）单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。此方案利用单片机控制D/A转换器，输出一比较电压，再经开关电源专用PWM芯片，输出占空比可调的矩形

5、波，从而控制MOSFET管的导通与截止时间，进而控制输出电压。这种方式单片机已加入到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节,在电压输出的精度方面有所提高。本组采用此种方式。3）单片机直接控制型。即单片机直接扩展A/D转换器,不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与设定值之差,控制输出PWM波,直接控制电源的工作，进而控制输出电压。不过，这种方式单片机介入电源工作最多。基于方案二的设计，本设计的控制方案原理图如下：2.DC-DC主回路拓扑本设计采用DC-DC主回路拓扑结构中的非隔离开关升压变换器。升压变换器将一输入电压变换成一较高的稳定输出电压。输出电压和输入电压的关系

6、为：Vout/Vin=1/（1-D）3.提高效率的方法及其实现方案论证1）对驱动信号波形要求：驱动信号波形在其上升和下降时，波形一定要陡，幅度要大，尽量过驱动，以便减小功率开关趋于导通和截止时的上升及下降时间。此外，在导通时间内，要能够保证功率开关处于饱和导通状态，以减小功率开关的正向导通管压降,7从而降低导通期间功率开关的集电极功率损耗。正向驱动结束时，驱动信号幅度的减小一定要快，以便使功率开关能够很快地脱离饱和区，以减小关闭存储时间。2）磁芯及漆包线：变换器的的效率与其本身的磁芯、漆包线有关。为满足题目中的要求，应尽量提高磁芯的横截面积和漆包线的横截面积（原线圈10

7、匝，副线圈22匝），增大其输出功率。4.开关稳压电源总体框图DC-DC变换器整流滤波隔离变压器器输出驱动电路单片机反馈电路过压保护欠压保护过流保护短路保护变换二、电路设计与参数计算1.主回路器件的选择及参数计算考虑到电源Uo在之间，按照输出电流，则最大输出功率Pomax：考虑其效率，设为，则电源消耗的功率为：选用的变压器，原副线圈比为，，故取标称值为7200uF的电容。在DC-DC变换器设计中，部分参数计算如下：已知要求：Uin=18V,Uo=36V(Io=2A时)，输出纹波小于1V则Ro=Uo/Io=18Ω工作占空比因数：D<1-(Ui