光隔型dcdc开关电源稳压系统设计

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1、综合课程设计报告题目光隔型DC/DC开关电源稳压系统设计学院专业班级学号学生姓名指导教师张卫、孟明一、课程设计目的(一)加强工程实践能力一一锻炼(二)培养知识综合运用一一能力木课程设计的重点是围绕着控制系统的建模、分析、校正(确定调节律)及系统的实现技术等环节进行，着重培养学生具有综合运用己学的《自动控制原理》、《模拟电子》、《数字电子》、《电力电子技术》及控制系统MATLAB仿真等知识，分析、设计简单控制系统的初步能力，并具有运用EDA软件一一Protel99se或DXP，规范地绘制电路原理阁的基本能力。二、课程设计题目与要求

2、1、题目：光隔型DC/DC开关电源稳压系统设计A、主要参数：(1)输入：24VDC(允许的波动范围10〜30VDC);(2)输出：12VDC;额定功率：120W；负载率：(10-100)%；(3)其他：调制频率25KHz;L=125uH、C=1800uFB、主电路方案：半桥式(M0SFET)2、设计要求：(1)确立主电路，并用Protel99se/DXP进行规范的绘制；(2)建立系统的对象数学模型，分析负载扰动的影响；(3)选择调节规律，并估算调节器参数；(4)进行MATLAB仿真结果调整调节器参数，使得：初级仿真分析：在负载率

3、分别为：10%、20%、50%、100%时，研究系统对给定值的阶跃响应性能，并希望在负载率为10%时的超调量小于40%。三、:学建模与调节器的参1、开关电源控制系统结构2、开关电路主回路的理想开关模型UiiC++RllUo0--dL—X=x+L110LCRC]3、可以建立状态空间平均模型和状态方程其中，4、传递函数局部线性化得到小信号模型，可以求解出状态变量与电压输入扰动和控制量d（占空比）间的传递函数：iL(s)一uio(Cs+l/R)为工作点处输入电压咖LCs2+-s+1Rd⑴LCs2+-s+1R5、PWM比较器输入：控制直

4、流电平u，输出：占空比dPWMx（r>yn门厂i厂i门（b）鋸齿波Us=KT,（K为鋸齿波上升段斜率），则则传递函数为：6、调节器（PID）的传递函数—/1X+S7?./IV+SGpnlII—/1X+7//+SII7；'二化二R'f、MATLAB仿真分析1、负载率为10%时:R===12QL*C=*=2.25/10^7L/R==1.04/10"5•则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+l=d_1_丄_丄•PWM比较器传递函数："K^TUr5.1故可得出PID参数：Kp=8、Ki=30、K

5、d=0.1幵关电源的PID控制系统仿真电路:•仿真结果:saCPPPAS®S®，2、负载率为20%时:16182Z224Z6283R===6QL*C=*=2.25/10^7L/R==2.08/10"5•则开关电路传递函数:Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+l=d1_丄_丄•PWM比较器传递函数："Ur5.1故可得出PID参数：Kp=8、Ki=30、Kd=0.1•开关电源的PID控制系统仿真电路：o-moROC^IrolHfOem000000022^400002013^1Tr»Astr^cn•仿真结果：曲豳eb凾

6、趋IPPPASSeB3、负载率为50%时:R===2.4QIX>*=2.25/10^7L/R=:5.2/10^5•则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+l=d__1_丄_丄•PWM比较器传递函数："K*'TUr5.1故可得出PID参数：Kp=8、Ki=30、Kd=0.1□SUP开关电源的PID控制系统仿真电路：.仿真结果：3、负载率为100%时：R===1.2QL*C=*=2.25/10^7L/R二10.4/l(f5•则开关电路传递函数：Uc(s)/d(s)=Uic/LCs2+L*s/R+l=d

7、1_丄_丄PWM比较器传递函数："5.1故可得出P1D参数：Kp=8、Ki=3O、Kd=O.1开关电源的P1D控制系统仿真电路：•仿真结果:®aIPPPAIS(35A今®aIPppAEats5A亏五、硬件电路原理图设计分析与元器件选择1、开关电源原理框图2、开关电源原理框图hMTUI整流电路隔离变伍器开关输出轴助电源AC/DC3、硬件电路原理图设计分析与元器件选择1.半桥逆变与整流模块：则电容中点A的电压为输入电压的一半。当Q1导通时，电容C2将通过Q1、变压器初级绕姐N1放电；同时，电容C1则通过输入电源、Q1和T的原边绕纟1

8、1N1充电。屮点的电位在充、放电过程中将按指数规律下降。在Q1导通结束时，屮点的电位为1/2E-AE,且两只晶体管全都截止。两只电各和两只高压晶体管的集射极间的电压基本上相等，都接近于输入电源电压的一半。相反Q2导通时，C1放电、C2充电，屮点的电位将增至1/2