2007年E题 开关稳压电源.doc

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1、2007年E题开关稳压电源本系统以C8051F020为核心，电压可预置，步进电压为1V，输出电压范围为30V到36V，输出电流为0-2A。可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。该系统主要由最小单片机系统，PWM信号控制芯　　开关稳压电源  山东大学周勇宁金龙赵立歧 摘要本系统以C8051F020为核心，电压可预置，步进电压为1V，输出电压范围为30V到36V，输出电流为0-2A。可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。该系统主要由最小单片机系统，PWM信号控制芯片TL494，开关电源升压主回路，A/D以及D/A组成。系统通过键盘预置电压值送给TL494形成闭环反馈回

2、路，采样康铜丝上的电压间接推算出电流并显示。本系统具有调整速度快，精度高，电压调整率低，负载调整率低，效率高，无需另加辅助电源板，输出纹波小等优点。关键词：C8051F020；TL494；开关电源；boost电路。ABSTRACTForthissystemtoC8051F020corevoltagecanbepreset,steppingvoltageof1Voutputvoltagerangeof30Vto36V,outputcurrentis0-2A.Thatpresetvoltagecanbemeasuredvoltage,currentmeasurement,themea

3、suredefficiency.ThesystemmainlybythesmallestSCMsystem,TL494chipPWMcontrolsignal,themainboostswitchingpowersupplycircuit,A/DandD/Acomponent.ThroughthekeyboardpresetvoltageTL494gaveaclosed-loopfeedbackloop,samplingthevoltagecopperwireKangindirectlycurrentandprojectedthat.Thesystemhasadjustedspe

4、ed,highprecision,lowvoltageadjustment,theadjustedrateslowload,highefficiency,noauxiliarypowersupplyplusaplate,theadvantagesofsmalloutputripple.Keywords:C8051F020;TL494;SwitchingPowerSupply;BoostCircuit.一、方案论证与比较1.1DC-DC主回路拓扑的方案选择DC-DC变换有隔离和非隔离两种。输入输出隔离的方式虽然安全，但是由于隔离变压器的漏磁和损耗等会造成效率的降低，而本题没有要求输

5、入输出隔离，所以选择非隔离方式，具体有以下几种方案：方案一：串联开关电路形式。开关管V1受占空比为D的PWM波的控制，交替导通或截止，再经L和C滤波器在负载R上得到稳定直流输出电压Uo。该电路属于降压型电路，达不到题目要求的30--36V的输出电压。（见图1）                               图1 图2                                  图3方案二：并联开关电路形式。并联开关电路原理与串联开关电路类似，但此电路为升压型电路，开关导通时电感储能，截止时电感能量输出。只要电感绕制合理，能达到题目要求的30--36V，且输出电

6、压Uo呈现连续平滑的特性。（见图2）方案三：串并联开关电路形式。实际上此电路是在串联开关电路后接入一个并联开关电路。用电感的储能特性来实现升降压，电路控制复杂。（见图3）由于本题只需升压，故选择方案二。1.2控制方法的方案选择方案一：采用单片机产生PWM波,控制开关的导通与截止。根据A/D后的反馈电压程控改变占空比，使输出电压稳定在设定值。负载电流在康铜丝上的取样经A/D后输入单片机，当该电压达到一定值时关闭开关管，形成过流保护。该方案主要由软件实现，控制算法比较复杂，速度慢，输出电压稳定性不好，若想实现自动恢复，实现起来比较复杂。方案二：采用恒频脉宽调制控制器TL494，这个芯

7、片可推挽或单端输出，工作频率为1--300KHz，输出电压可达40V,内有5V的电压基准，死区时间可以调整，输出级的拉灌电流可达200mA，驱动能力较强。芯片内部有两个误差比较器，一个电压比较器和一个电流比较器。电流比较器可用于过流保护，电压比较器可设置为闭环控制，调整速度快。鉴于上面分析，选用方案二。1.3电流工作模式的方案选择方案一：电流连续模式。电流连续工作状态，在下一周期到来时，电感中的电流还未减小到零，电容的电流能够得倒及时的补充，输出电流的峰值较小，输出纹波电压小。方