基于单片机控制的dc-dc变换器的设计

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1、目录第一章绪论11.1系统背景11.1.1绿色节能型开关电源11.1.2智能化数字电源11.1.3可编程开关电源21.2电源技术的发展与方向21.2.1线性电源和开关电源21.2.2电源技术的发展方向31.2.3开关电源的市场前景和研究现状4第二章系统的总体设计52.1方案论证52.1.1DC-DC主回路拓扑结构52.1.2控制方法及实现方案62.2主体思路62.3软件设计思路82.3.1软件系统的逻辑控制92.3.2软件系统的结构92.4软件设计部分概述92.4.1程序设计方法102.4.2软件设计步骤10第三章系统硬件设计113.1隔离式高频开关电源113.2输入电路设计123.2.1电压

2、整流技术123.2.2输入滤波电容123.2.3输入浪涌保护器件133.2.4输入尖峰电压保护14III3.3功率变换电路设计143.3.1隔离全桥推挽变换电路143.3.2推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算163.3.3磁芯的选择193.3.4计算脉冲信号的最大占空比D193.3.5计算一次绕组的电感量L203.3.6确定一次绕组的匝数N203.3.7确定自馈绕组N和二次绕组的匝数203.3.8计算空气隙213.3.9设计注意事项213.4功率管MOSFET及其驱动213.4.1功率管MOSFET213.4.2驱动电路233.4.3死区时间的设计273.5输出电路设计283.5.1P

3、WM滤波电路设计283.5.2检测保护电路设计303.6PWM控制电路313.6.1TL494的结构和性能313.6.2输出电压直接分压作为误差放大器的输入343.7单片机控制模块353.7.1C8051F350系列单片机特点353.7.3STC12C5616AD特点373.7.4STC12C5616AD应用373.7.6可调式精密并联稳压器TL431393.7.7单片机双机串行通信403.8人机交换模块413.8.1编码电位器输入模块413.8.2LED显示器的显示方式42III3.8.3数码管显示电路原理423.8.374HC595芯片性能42第五章系统调试434.1系统调试434.1.1

4、系统调试的一般步骤44第六章总结与建议46结束语47致谢49附录1部分程序代码50附录2硬件附图57III第一章绪论1.1系统背景开关电源已有几十年的发展历史。1955年发明的自激推挽式晶体管单变压器直流变换器，率先实现了高频转换控制功能；1957年发明的自激推挽式双变压器，1964提出的无工频变压器式开关电源设计方案，有力地推动了开关电源技术进步。1977年脉宽调制（PWM）控制器集成电路的问世，1994年单片开关电源的问世，为开关电源的推广和普及创造了条件。与此同时，开关电源的频率也从最初的20KHz提高到几千赫兹至几兆赫兹。目前，开关电源正朝高效节能，安全环保、短、小、轻、薄的方向发展。

5、各种新技术、新工艺和新器件如雨后春笋，不断问世，开关电源的应用也日益普及。1.1.1绿色节能型开关电源目前，国外许多著名的IC厂家都在大力开发低功耗，节能型开关电源集成电路。例如，美国PI公司采用EcoSmart节能技术，开发的TOPSwitch-GX等系列的单片开关电源。PI公司最近宣布，由于使用该公司EcoSmar技术的单片开关电源IC，可为全球消费者节约大约20亿美元大的电费。荷兰Philips公司推出的TEA1520等系列的绿色芯片，都将高效节能放在重要位置。与此同时，绿色节能电源的国际标准也被普遍采用。例如，美国早在1992年就制定了“能源之星”计划，以降低开关电源的空载功耗。美国加

6、州能源委员会（CEC）制定的强制性节能标准已从2006年7月1日开始执行，它要求电子产品必须大幅降低待机功耗和空载功耗。1.1.2智能化数字电源21世纪初问世的智能数字电源系统以其优良特性和完备的监控功能，越来越引起人们的关注。数字电源提供了智能化的适应性与灵活性，具备直接监控，处理并适应系统条件的能力，能满足任何复杂的电源要求。此外，数字电源还可以通过远程诊断来确保系统长期工作的可靠性，包括故障管理，过电流保护以及避免停机等。数字电源的推广，为实现智能化电源系统的优化设计创造了有力条件。数字电源的特点有下面几点。它是以数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）为核心，采用“整合数字电源”技

7、术实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。能充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势，使所设计的数字电源达到高技术指标。便于构成分布式数字电源系统。551.1.3可编程开关电源可调式开关电源都是通过手动调节电阻值来改变稳压器输出电压的，不仅调节精度低，而且使用不够方便，数字电位器（DigitalPotentiometer）亦称数控电阻器（DigitallyControlledPotentiom