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。
一、方案论证与比较
1.1 DC-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。
方案二：电流断续模式。断续模式下，电感能量释放完时，下一周期尚未到来，电容能量得不到及时补充，二极管的峰值电流非常大，对开关管和二极管的要求就非常高，二极管的损耗非常大，而且由于电流是断续的，输出电流交流成分比较大，会增加输出电容上的损耗。由于对于相同功率的输出，断续工作模式的峰值电流要高很多，而且输出直流电压的纹波也会增加，损耗大。
鉴于上面分析，本设计采用方案二。
1.4 提高效率的方案选择
影响效率的因素主要包括单片机及外围电路功耗，单片机及外围电路供电电路的效率和DC—DC变换器的效率。详细方案选择见附件1。
二、详细软硬件分析
2.1 整体设计：
单片机通过键盘控制电压的步进，经过单片机控制D/A提供一个参考电压，与输出电压的反馈分压进行比较，在TL494内部的电压误差放大器产生一个高或
低电平，控制脉宽变化，来达到调整输出电压的变化，反复调整后使输出达到设
定得值为止。参考电压输出后电压的反馈调节是由TL494自动调节的，调节速度快。
由于本设计对效率的要求比较高，所以在设计时尽量选用低功耗的单片机，而且单片机的外围电路要尽量少，本系统外围电路只有键盘，显示，和4个运放（A/D和D/A集成在C8051F020内部），这样可以尽可能的提高效率。框图见图4。
2.2 理论分析与参数计算
2.2.1 主回路器件的选择及参数设计：
2.2.1.1 磁芯和线径选择。当交变电流通过导体时,电流将集中在导体表
面流过,这种现象叫集肤效应。电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时,
会聚集于总导体表层,而非平均分布于整个导体的截面积中。线径的选择主要由
本系统的开关频率确定。开关频率越大，线径越小，但是所允许经过的电流越小，并且开关损耗增大，效率降低。本系统采用的频率为44K，查表得知在此频率下
的穿透深度为0.3304mm,直径应为此深度的2倍，即为0.6608mm。选择的AWG
导线规格为21#，直径为0.0785cm（含漆皮）.磁芯选择铁镍钼磁芯，该磁芯具
有高的饱和磁通密度，在较大的磁化场下不易饱和，具有较高的导磁率、磁性能
稳定性好（温升低，耐大电流、噪声小），适用在开关电源上。
2.2.1.2 其他器件选择见附件2。
2.2.2 控制电路设计与参数设计：
控制电路选用TL494来产生PWM波形，控制开关管的导通，Rt,Ct选择为102和24K，频率为，为44KHz。软启动电路由14脚和4脚接电阻和电容来实现，通过
充放电来实现。启动时间为=（=10uF，R=1K）。13号脚接地，采用单管输出，进一步降芯片内部功耗。
2.2.3 效率的分析：
输出功率计算公式：，输入功率计算公式：。
由于题目要求DC/DC变换器（控制器）都只能由Uin端口供电，不能另加辅
助电源，所以单片机及一些外围电路消耗功耗要尽量的低。为此，在设计本系统
时单片机采用低功耗单片机C8051F020,该系统集成了8路12位A/D和两路12
位D/A.减少了外加A/D和D/A的功耗。提高效率主要是要降低变换器的损耗，
变换器的损耗主要有MOSFET导通损耗, MOSFET 开关损耗 MOSFET 驱动损耗，二
极管的损耗、输出电容的损耗，和控制部分的损耗，这些损耗可以通过降低开关
频率等方法来降低。各级损耗的计算方法如下：1．导通损耗：；2．开关损耗：;3．门级驱动损耗：;4．二极管的损耗：;5．输出电容的损耗：
2.2.4 保护电路设计与参数设计：
康铜电阻的大小选择：康铜丝主要起两个作用，过流保护和测试负载电流。康铜丝接在整流输入地和负载地之间，越小越好，这样会使两个地之间的电压很小。但是如果太小由于干扰问题会造成过流保护的误判，并且对于后级运放的要
求比较高，经过实验，选择0.1欧姆的电阻效果比较好。由于电阻太小，难以测量，所以先测得1欧姆的电阻，然后截取其长度的十分之一。
TL494片内有电流误差放大器。可用于过流保护。康铜电阻上的压降，与
预先调好的值进行比较.若电流过大，输出高电平，阻止PWM信号产生，开关
管处于关断状态，使输出电压降低，形成保护功能。一旦输出电压降低，导致输
出电流降低，检测电压降低，电流误差放大器就会输出低电平，重新产生PWM
波形，所以该电路具有自恢复功能。
2.2.5 数字设定及显示电路的设计：
由于在输出端采样时测得的反馈电压为输出电压的二十四分之一，即分压为1.5V时输出为36V,分压为1.25V时输出为30V，设计中采用了12位D/A转换精
度为0.61mV（参考电压为2.43V），直接输出给TL494提供参考电压。此外还设
置了三个A/D芯片，分别采集输出电压，输出电流，和输入电流。为了降低功耗，设计中采用了8位数字显示的LCD，SMS0801B为共阴级，下降沿有效，可
显示采样得到的各个采样量。
2．3 硬件核心电路如下：(模块电路见附件5)
图５ＤＣ－ＤＣ主回路原理图
2．4软件设计：
本设计的软件设计比较简单，完全出于效率的要求，把外围电路设计的尽可能的少，所以单片机驱动外围芯片均采用I/O口直接控制，没有采用总线方式。
整体软件设计流程图如图6。
三、系统调试
调试过程共分三部分：硬件调试，软件调试，软硬件联调。
3.1硬件调试：由于该系统的闭环控制主要由PWM芯片TL494自动控制，单片机主要起输出参考电压，显示等一些辅助作用，再者根据理论值进行元器件的选择由于精度和干扰的影响，往往得到的结果和理论分析值又有一定的偏差，所以硬件调试难度很大。
3.2软件调试：本系统的软件程序完全由C51编写，C语言效率高，但同时也存在一些缺点，比如严格定时比较困难。在调试过程中采取的是自上至下的调试方法，单独调试好每一个模块，然后在联结成一个完整的系统调试。
3.3 软硬联调：由于本系统的软硬件联系不是很紧密，一般是软件D/A输出后就能直接和硬件相联进行工作，因此在软硬件通调的情况下，系统的软硬件联调的难度不大。
过流检测恢复中断子程序框图见附件5。
图６整体软件设计流程图
四、指标测试
4.1测试仪器
YB4360（60MHz）示波器；DT930F+4位半数字万用表；
34401A六位半数字万用表; 自藕调压器(0~250V)。
4.2 指标测试（详细数据见附件七）
4.2.1输出电压范围测试结果如表1：
表1 输出电压范围测试
预置电压（V) 30 31 32 33 34 35
输出电压（V) 30.01131.01832.02033.02134.02535.03
4.2.2电压调整率测试结果如表2：
表2 电压调整率测试
电压调整率为：
以上数据输出电压用六位半表测得，输出电流用四位半表测得
4.2.3负载调整率测试结果如表3：
表3 负载调整率测试
输出电流（A） 2.00 1.53 0.00
输出电压（V) 35.995 36.001 35.959 负载调整率：（36.009-35.959）/36.009*100%=0.13%。
4.2.4 噪声及纹波测试：（U2=18V，Uo=36V，Io=2A，示波器AC耦合，
扫描速度20ms/div）V opp<= 290mV
4.2.5 效率测试：（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）Iin= 4.52A，Uin=18.01V，
Uo=36.005V ，Io=2A，计算得效率为：88.5%。
4.2.6 过流保护：过流保护动作电流为2.51A
4.3 系统对题目的完成情况：
4.4
各项结果都符合系统指标，产生误差的原因包括：两个不同地之间的干扰等。
五、结论
经过四天三夜的辛勤努力，我们实现了题目的全部要求，在某些方面系统性
能还超过了题目的要求，但由于时间紧，工作量大，系统还存在许多可以改进的
地方，比如电路布局、和抗干扰方面还有很大的提升空间，经过改进，相信性能
还会有进一步的提升。本次竞赛极大的锻炼了我们各方面的能力，虽然我们遇到
了很多困难和障碍，但总体上成功与挫折交替，困难与希望并存，我们将继续努力争取更大的进步。
六、参考文献
1曲学基等。新编高频开关稳压电源。北京：电子工业出版社，2005
2钱振宇等。开关电源的电磁兼容性。北京：电子工业出版社，2005
3马忠梅等。单片机的C语言应用程序。北京：北京航空航天出版社，2007
七、附件
7．1附件一：单片机及外围电路供电的方案选择
7．1．1 单片机供电的方案选择
方案一：用集成三端稳压器来供电。由于Uin端输出的电压比较高，变化范围大，而单片机系统只需5V供电，若采用7812，7805两级降压来供电，会大大降低效率。
方案二：采用高效率的DC-DC芯片38438，输入允许范围大，效率比较高，输出电压为+5V,输出电流可达600mA,驱动能力强。对于负电源，可通过芯片
ICL7660进行转换。
考虑效率的要求，本设计采用了方案二。
7．1.2 显示模块的方案选择
方案一：采用LCD液晶显示器显示。
采用 128×64 点阵 LCD 液晶显示，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强，调用方便简单，而且可以节省了软件中断资源。其缺点在于显示内容需要存储字模信息，需要一定存储空间，并且点阵型液晶功耗比较大，不适合本设计。
方案二：采用８位带小数点的SMS0801B显示。此LCD显示是段码型的，功耗比较小，且为串行操作，本设计要显示的数字不是很多，SMS0801B完全能满足要求。
鉴于上面分析，本设计采用方案二。
7．1.3 键盘模块的方案选择
方案一：采用集成芯片8279控制键盘，单片机资源占用少，响应稳定，这样单片机可以很方便的控制，但功耗高，本设计只需要3个键盘就可以满足要求，故不采用这种方案。
方案二：按键直接接在I/O口上，编程简单，应用方便，且满足要求，在没有键按下时根本没有任何功耗。
鉴于上面分析，本设计采用方案二。
7．1.4 单片机的方案选择
方案一：采用AT89C51单片机进行控制。51单片机外接A/D和D/A比较简单，操作方便，但是由于本题的功耗要求特别严格，对效率的提高不利。
方案二：采用低功耗单片机C8051F020，这是一个完全集成的混合信号系统级MCU芯片。内部集成12的A/D和D/A芯片，且这个单片机管脚丰富，操作完全与51单片机兼容。采用JTAG方式，可通过USB口在线下载调试，使用十分方便，并且低功耗便于整体效率的提高。
考虑到效率的要求采用方案二。
7．2附录二：元器件选择
7.2.1 电流误差比较器外围元件的选择：康铜电阻为0.1欧姆，过流保护时电流为2.5A，故正端的电压最大为0.25V，超过时就过流保护，所以负端的电压选择为0.25V，这样就可以保证在2.5A时过流保护。
7.2.2 大功率电阻的选择：在本设计中有些电阻要流大电流，功率要求特别大，所以在大电流处一定要选择功率大的电阻。
开关管的选择：本设计中开关频率大约为44KHz，开关速度要求特别快，导通电阻要小，而且要求承受的电流也特别大。最终选择了IRF540，该芯片Ron=44毫欧，允许电流为33A,Vds=100V,能够实现要求。
7.2.3 20100是NPN的增强型场效应三极管。该芯片具有开关速度快，导通压降小，而且功耗比较低，专用于DC-DC变换，是构成升压电路的关键芯片，所以设计中采用了这个芯片。
7.2.4前端稳压器的选择：在设计图中前端的稳压电源选择特别重要，这里是引来给芯片供电的，若选得太小，在调输入电压时会引起芯片的工作不稳定。经过多次调试后选择了一个18V的稳压源，在题目要求的调节范围内不会影响芯片的工作，完全能够满足题目的要求。
7.3 附件三：主要元器件清单
C8050F020;
IRF540;
电容2200uF/50V X2 1000uF/50V 100uF/25V
电阻200欧/2W 2K/2W 51欧/2W 10欧/1W
C1815 A1015
康铜丝
TL494
16V稳压管
20100
磁芯
漆包线
其他电阻电容若干
7.4 附件四：TL494工作原理
（◇产品简介◇
TL494是一种频率固定的脉冲宽度控制器，主要为开关电源控制器而设计。
◇功能特性◇
●完整的脉冲宽度调制控制电路
●片上的振荡器可以工作在主动模式和被动模式
●片上集成误差放大器
●片上集成5.0V基准电压
●可调整的死区时间控制
●输出晶体管输出和灌入电流可达500mA
●输出控制可用于推挽式和单端式
●低压锁定）
图7是TL494的内部原理图，主要包括两个放大器，一个振荡器，一个T 触发器，及基准源等。它是PWM信号的专用集成控制芯片。
图7 TL494内部原理图
图8 软启动电路图
TL494电路原理图如图8所示。引脚4为死区时间控制段。当引脚4上电压为0—3V时，振荡器输出的锯齿波电压低于引脚4上的电压，经死区比较器比较，会使输出晶体管截止，限制了输出方波脉冲的宽度增大。当引脚4的电压为0时，输出方波脉冲的死区时间的占空比固定为3%。在引脚4与引脚14之间接入充电电容器Cchar，在电源Vcc接通瞬间，基准电压Uref通过Cchar加到引脚4，使输出晶体管截止。随着Cchar上充电电压的增加，引脚4上的电压降低，使输出晶体管的导通时间逐渐增加，输出电压也逐渐增高，从而完成软启动。启动时间为。
误差放大器由外部电源Vcc供电，采用单电源运算放大器的工作方式，共模输入电压范围为-0.3~（Vcc-2）V。误差放大器1和误差放大器2性能相同，一个用于电压控制，一个用于电流控制。当误差放大器输出高电平时，输出方波脉冲宽度变窄，反之变宽。
另外，TL494有两个输出晶体管，每个晶体管的工作电流达200mA。可以驱动开关管的关断。
本题主要是利用PWM控制芯片TL494来与DC—DC主回路一起构成一个开关稳压电源，TL494控制开关管的导通与截止，然后利用电感的储能和电容的滤波能力使输出是一个稳定的直流分量，由于把TL494接成了双闭环控制（电压与电流），这样控制速度快，准确度高。
7.5 附件五：核心原理图与ＰＣＢ版图
由于开关电源的频率高，对外有干扰，并且本题指标要求高，抗干扰能力要求特别严格，所以在布线时要特别小心，所以我们选择了画PCB图，然后自行腐蚀，然后把线刻出，这样的话测试方便，抗干扰性能也好。图9 和图10分别是核心原理图和ＰＣＢ版图。
图9 核心原理图
图10 过流恢复原理图
图11 中断子程序流程图
图12 核心原理图的PCB版图
7.6附件六：重要源程序
A/D配置源程序：
#define _AD0_
#include "includes.h"
//----------------------------------------------------------
//
//初始化ADCO
//---------------------------------------------------------
void InitADC0(void)
{
Set_Reference(3) ; //电压参考内部
ADData_Justify(0); //registers are right-justified
SetCov_Mode(0); //ADC0 conversion initiated on every write of ‘1’ to AD0BUSY.
Set_Gain(0) ; //增益1
Set_SAR() ;
SetAIN01_Cfg(0); //单通道
SetAIN23_Cfg(0);
SetAIN45_Cfg(0);
SetAIN67_Cfg(0);
SetAD_EN(1) ; //打开AD
}
//----------------------------------------------------------
//功能：ad读入数据
//入口：ad通道号
//返回：浮点电压
//----------------------------------------------------------
UINT ReadAD(BYTE channel)
{
float xdata ADResult;
BYTE xdata temp;
Select_Channel(channel);
for(temp=0;temp<200;temp++);
AD0INT=0; //complete flag
AD0BUSY=1;
while(!AD0INT);
AD0INT=0;
ADResult = ADC0;
return(ADResult);
}
D/A源程序：
#include "includes.h"
/*
* 函数名称：init_dac
* 功能描述：初始化DAC0需要的设置
* 入口参数：无
* 出口参数：无
*/
void init_dac(void)
{
/* 初始化DAC0 */
REF0CN = 0x03; /* 设置BIASE=REFBE=1，即采用内部电压基准*/
/* 如果选用外部基准，则要把此值设为0x02 */
DAC0CN = 0x80; /* 设置DAC0允许，更新模式在写DAC0H时，右靠齐*/
DAC0 = 0x00; /* DAC0数据寄存器清零
*/
}
/*
* 函数名称：write_dac
* 功能描述：写DAC0
* 入口参数：char high -- 高四位（右靠齐）
* char low -- 低八位
* 出口参数：无
*/
void write_dac(char high, char low)
{
DAC0L = low;
DAC0H = high;}
7.7附件七：完整测试结果
7.7.1 输出电压范围测试：
调节自耦调压器，使U2输出为18V，此时输出为30V，通过+1 和-1键步进，测试结果如下表：
计算电压调整率为(36.006-35.981)/35.995*100%=0.069%
7.7.3 负载调整率：
以上数据电流由四位半表测得，输出电压由六位半表测得
7.7.4 噪声及纹波：290mv
测试条件为U2=18.05 V, U0=36V 示波器AC耦合，20ms/div
效率测试：Uin=18.01V, Iin=4.52A ,Uo=36.005,Io=2.00A;
效率为88.5%
7.7.5 过流保护动作电流为2.51A
7.8 附件八：测试波形图
图13 空载时开关管D点波形(5us/div 1v/div 探头10倍衰减)
图14 空载时TL494的PWM波形（5us/div 5v/div）
图15 加负载（36V ,2A）D点波形(5us/div ;1v/div 幅度10倍衰减)
图16 加负载（36V ,2A）TL494波形（10us/div ;5v/div ）
图17 输出端噪声纹波（36V,2A时20ms/div，0.1v/div）
直流稳压电源电路的设计实验报告 一、实验目的 1、了解直流稳压电源的工作原理。 2、设计直流稳压电路，要求输入电压：220V市电，50Hz，用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V~+12V连续可调的直流稳压电源电路，两组输出电流分别I O≥500mA。 3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。 二、实验线路及原理 1、实验原理 （1）直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下： 图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换 其中： 1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。 2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。 3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。 4）稳压电路：其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 （2）整流电路 常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2-2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图2-3所示。 t
开关稳压电源设计说明书 学生姓名： 学号： 专业班级：物电学院电子2班报告提交日期： 2014年5月20日 湖南理工学院物电学院
目录 一、设计任务及要求 (2) 1、设计任务 (2) 2、设计要求 (2) 二、基本原理与分析 (2) 三、方案设计 (5) 1、开关器件的选择 (5) 2、参数的设定 (5) 四、电路设计 (5) 1、电路整体设计 (5) 2、电路工作原理 (5) 五、总结 (7) 六、参考文献 (7)
一、设计任务及要求 1、设计任务 设计一手机开关型电池充电器，满足： （1）开关电源型充电； （2）输入电压220V，输出直流电压自定； （3）恒流恒压； （4）最大输出电流为:I max＝1.0 A; 2、设计要求 （1）合理选择开关器件； （2）完成全电路理论设计、绘制电路图； （3）撰写设计报告。 二、基本原理与分析 随着电子技术和集成电路的飞速发展，开关稳压电源的类型越来越多，分类方法也各不相同，如果按照开关管与负载的连接方式分类，开关电源可以分为串联型、并联型和变压器耦合（并联）型3种类型。下面分别对这三种类型的开关电源做一些简单的介绍。 （1）串联型。 图1所示的开关电源是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载R L串联。因此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好，输出电压U0的纹波系数小，要求储能电感铁心截面积也较小。其缺点是：输出直流电压与电网电压之间没有隔离变压器，即所谓“热地盘”，不够安全；若开关管部短路，则全部输入直流电压直接加到负载上，会引起负载过压或过流，损坏元件。因此，输出端一般需加稳压管加以保护。 根据稳压条件可得：（U i-U0）T1/L=U0T2/L 即 U0=U1T1/（T1+T2）=（T1/T）U i，σ=T1/T 由上式可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空比σ来调整开关电源的输出电压U0。
开关稳压电源设计报告 成员名字：方愿岭段洁斐梅二召 摘要：为提高电源的利用效率和缩小设计电源的尺寸，本文介绍一种含有MC3406集成芯片的开关稳压电源，并对成芯片内部结构和外部电路作简要介绍，最终给出一个完整的开关稳压电路设计电路并对电路作具体论证最终完成开关稳压电源的实物制作。 A switching power supply design report Abstract:In order to improve the efficiency in the use of the power supply and reduce the size of the power source design, this paper introduces a kind of contains MC34063 integrated chips of a switching power supply, and the integrated chip internal structure and external circuit is briefly introduced, finally give a complete a switching circuit design circuit to make concrete demonstration and circuit switching power supply finally complete the making of objects. 关键词：开关稳压电源；整流滤波电路；PWM控制电路；MC34063 引言 电源是各种电子设备的核心，因此电源的优劣直接关系到电子设计的好坏。另外电子设计者不得不考虑的一个问题就是效率问题，所
直流稳压电源的设计实验报告 一、实验目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法 二、实验任务 利用7812、7912设计一个输出±12V 、1A 的直流稳压电源； 三、实验要求 1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形； 2）输入工频220V 交流电的情况下，确定变压器变比； 3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）求滤波电路的输出电压； 5）说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。 四、实验原理 1.直流电源的基本组成 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 整流电路：利用二极管的单向导电性，将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。 滤波电路：将脉动电压中的文波成分滤掉，使输出为比较平滑的直流电压。 稳压电路：使输出的电压保持稳定。 4.2 变压模块 变压器：将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 4.2 整流桥模块 整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D 1～D 4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。 由上面的电路图，可以得出输出电压平均值：2)(9.0U U AV o ≈ ，由此可以得V U 152=即可 即变压器副边电压的有效值为15V 计算匝数比为 220/15=15 2.器件选择的一般原则 选择整流器 流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值：Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见，选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极
全国大学生电子设计大赛 稳 压 电 源 设 计 报 告
稳压电源 摘要： 本稳压电源，由变压器次级绕组接入，通过桥式整流和电容滤波，经过 LM7812、LM7912稳压，形成典型的双电源稳压电路，输出±12V 100mA电流。桥式整流后的电压，经过LM2576降压后，输出+5V电压，给后一级的LDO稳压电路供电，AS1117在满载（800mA）时，压差仅1.2V。用+5V供电，可以保证其工作在线性状态，3.3V输出稳定。 关键字： LM7812、LM7912、LM2576、AS1117 Abstract: The regulated power supply, the transformer secondary windings access, through the bridge rectifier and capacitor filter, through the LM7812, LM7912 voltage regulator, the formation of double power supply circuit, the output current of the 100mA + 12V. After the bridge rectifier voltage, through the LM2576 step-down, output +5V voltage, LDO voltage regulator circuit power level to, AS1117 at full load (800mA), pressure difference is only 1.2V. With +5V power supply, can ensure that the work in the linear state, the 3.3V output stability. Keywords: LM7812、LM7912、LM2576、AS1117
摘要：在对线性稳压集成电路与开关稳压集成电路的应用特性进行比较的基础上，简单介绍了LM2576的特性，给出了基本开关稳压电源、工作模式可控的开关稳压电源和开关与线性结合式稳压电路的设计方案及元器件参数的计算方法。 关键词：LM2576 电源设计 MCU 嵌入式控制系统的MCU一般都需要一个稳定的工作电压才能可靠工作。而设计者多习惯采用线性稳压器件（如78xx系列三端稳压器件）作为电压调节和稳压器件来将较高的直流电压转变M CU所需的工作电压。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会大的“热损失”（其值为V压降×I负荷），其工作效率仅为30%～50%[1]。加之工作在高粉尘等恶劣环境下往往将嵌入式工业控制系统置于密闭容器内的聚集也加剧了MCU的恶劣工况，从而使嵌入式控制系统的稳定性能变得更差。 而开关电源调节器件则以完全导通或关断的方式工作。因此，工作时要么是大电流流过低导通电压的开关管、要么是完全截止无电流流过。因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%[1]。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”。因此，开关稳压电源可大大减少散热片体积和PCB板的面积，甚至在大多数情况
下不需要加装散热片，从而减少了对MCU工作环境的有害影响。 采用开关稳压电源来替代线性稳压电源作为MCU电源的另一个优势是：开关管的高频通断特性以及串联滤波电感的使用对来自于电源的高频干扰具有较强的抑制作用。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可提高稳压电源的输入电压，这有助于提高交流电压抗跌落干扰的能力。 LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件（如78xx 系列端稳压集成电路）的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。 一、LM2576简介 LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。LM2576系列包括LM2576（最高输入电压40V）及LM257 6HV（最高输入电压60V）二个系列。各系列产品均提供有3.3
电气工程系电子信息工程技术专业 题目：直流稳压电源设计 学生姓名：刘现华班号：电信一班学号： 100222101013 指导教师:
一、设计题目 题目：直流稳压电源设计 二、设计任务： 设计并制作用晶体管、电阻器、电容组成的直流稳压电源。 指标：1、输入电压： 2、输出电压：3- 6V、6-9V、9-12V三档直流电压； 3、输出电流：最大电流为1A； 4、保护电路：过流保护、短路保护。 三、理电路和程序设计： 一电路原理方框图： 图1.1 四、原理说明： (1)选用集成稳压器构成的稳压电路， 选用可调三端稳压器LM317，其特性参数V o=(1.2V~37V),Iomax=1.5A,最大输入、输出电压差（Vi-V o）max=40V。符合本任务的基本要求。
(2)选电源变压器 集成稳压电源的输出电压V o即是此电路的输出电压。稳压器的最大允许电流ICM〈Iomax，输入电压根据公式 V omax+(Vi-V o)min≤Vi≤V omin+(Vi-V o)max可求出其范围为12V≤Vi ≤43V。故副边电压取V2=12V，副边电流取I2=1A变压器的副边输出功率为P2≥V2 I2 =12W，由下表可得变压器的效率为0.7。则原边输入功率P1>P2/η=17W。为留有余地，选取功率为20W的变压器。 图1.2 (3)选整流二极管及波电容 整流二极管D选IN4001，其极限参数为VRM≥50V，IF=1A，满足要求。滤波电容C可由纹波电压△V op-p和稳压系数来确定。由式Vi=△V op-pVi /V oSv得△Vi =2.2V，由式C=Ict/△Vi=Iomaxt/△Vi 得C=3636μF。电容C的耐压应大于17V，故取2只2200μF/25V的电容相并联。 (4)电阻RP1的取值 由式V o=(1+Rp1/R1)1.25，取R1=240Ω，则RP1=336Ω时输出电压为3V，RP1=1.49Ω时输出电压为9V ，故取4.7KΩ精密线绕可调电位器。当RP1阻值调至最小端时输出电压为1.25V，当阻值大于1.5KΩ后输出电压不会继续增大，使用Multisim9仿真时为13V,但实际测试时为10V
模拟电路课程设计报告设计课题：直流稳压电源的设计班级：电子1101 学号： 姓名：刘广强 指导老师：董姣姣 完成日期：2012年6月19
目录 一、设计任务及要求 (3) 二、总体设计思路 (3) 1．直流稳压电源设计思路 (3) 2．直流稳压电源原理 (3) 3、滤波电路——电容滤波电路 (5) 4、稳压电路 (7) 5、设计的电路原理图 (8) 三、．设计方法简介 (8) 四、软件仿真结果及分析 (10) 五、课程设计报告总结 (12) 六、参考文献 (13)
一、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出直流电压：U0=9→12v； ②纹波电压：Up-p<5mV； ③稳压系数：S V≤5% （最大的波动不能超过5%） 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 二、总体设计思路 1．直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。 2．直流稳压电源原理 1、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图
开关稳压电源（E题） 摘要 本系统以Boost升压斩波电路为核心，以MSP430单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。系统输出直流电压30V～36V 可调，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A，电压调整率和负载调整率低，DC-DC变换器的效率达到93.97%。能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。 系统特色：1）输出电压反馈采用“同步采样”方式，能有效避免电压尖峰对信号检测的影响。2）采用多种有效措施降低系统的电磁干扰（EMI），增强电磁兼容性（EMC）。3）具有完善、可靠的保护功能，如：过流保护、反接保护、欠压保护、过温保护、防开机“浪涌”电流保护等，保证了系统的可靠性。 1方案论证 1.1DC-DC主回路拓扑 方案一间接直流变流电路：结构如图1-1所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。 方案二 Boost升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。 E L C U O R L VD 图1-1 间接直流变流电路 图1-2 Boost升压斩波电路拓扑结构
综合比较，我们选择方案二。 1.2 控制方法及实现方案 方案一 利用PWM 专用芯片产生PWM 控制信号。此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。 方案二 利用单片机产生PWM 控制信号。让单片机根据反馈信号对PWM 信号做出相应调整以实现稳压输出。这种方案实现起来较为灵活，可以通过调试针对本身系统做出配套的优化。但是系统调试比较复杂。 在这里我们选择方案二。 1.3 系统总体框图 1） B oost 升压斩波电路中开关管的选取：电力晶体管（GTR ）耐压高、工作频率较低、开关损耗大；电力场效应管（Power MOSFET ）开关损耗小、工作频率较高。从工作频率和降低损耗的角度考虑，选择电力场效应管作为开关管。 2） 选择合适的开关工作频率：为降低开关损耗，应尽量降低工作频率；为避免产生噪声，工作频率不应在音频内。综合考虑后，我们把开关频率设定为20kHz 。 3） B oost 升压电路中二极管的选取：开关电源对于二极管的开关速度要求较高，可从快速恢复二极管和肖特基二极管中加以选择。与快速恢复二极管相比，肖特基二极管具有正向压降很小、恢复时间更短的优点，但反向耐压较低，多用于低压场合。考虑到降低损耗和低压应用的实际，选择肖特基二极管。 4） 控制电路及保护电路的措施：控制电路采取超低功耗单片机MSP430，其工作电流仅280μA ；显示采取低功耗LCD ；控制及保护电路的电源采取了降低功耗的方式，具体实现见附录图2，单片机由低功耗稳压芯片HT7133单独供电。 2 电路设计与参数计算 2.1 Boost 升压电路器件的选择及参数计算 B oost 升压电路
开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示；
图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
直流稳压电源课程设计报告 设计任务及要求 1．设计任务 设计一直流稳压电源，满足： （1）当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6－９V； （2）输出纹波电压不于5mv （3），稳压系数<=0.01； （4）具有短路保护功能； （5）最大输出电流为：Imax=0.8A 2．要求通过设计学会； （1）如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块；（2）合理选择电路结构，并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图；（3）短路保护实现方法 （4）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法 （5）撰写设计报告。 3．设计注意： （1）电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计； （2）完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图； （3）撰写设计报告要符合下列格式并按时上交，逾期将延与下届。 一、书写要求 二、上交时间要求 上交书面及电子稿发至邮箱：
撰写设计报告格式：（仅供参考，不要全部抄龚） 见附录一 集成直流稳压电源的设计与制作 姓名 1 绪言 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。 2 设计要求
1.初始条件： （1）集成稳压器选用LM317与LM337或其他芯片，性能参数和引脚排列请查阅集成稳压器手册。 （2）电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。 （3）其参考电路之一如图1所示 图1 ±1.25V-±15V连续可调直流稳压器参考电路原理图 2.主要性能指标：（1）输出电压Vo：±1.25 - ±12V连续可调。 （2）最大输出电流Iomax=800mA （3）纹波电压ΔVop-p≤5mV （4）稳压系数Sv≥3X10-3 3.设计要求：（1）依据已知设计条件确定电路形式。 （2）计算电源变压器的效率和功率。 （3）选择整流二极管及计算滤波电容 （4）安装调试与测量电路性能，画出实际电路原理图。 （5）按规定的格式，写出课程设计报告。 3 总体设计思路 在本次课程设计中我准备采用串联型稳压电路，集成稳压器选用LM317与LM337，电源变压器选用双15Ｖ／25Ｗ。 由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压U I会随着变化。因此，为了维持输出电压U I稳定不变，还需加一级稳压电路。
开关稳压电源 摘要：本设计应用隔离型回扫式DC-DC电源变换技术完成开关稳压电源的设计及制作。系统主要由整流滤波电路，DC-DC变换电路，单片机显示与控制电路三部分组成。开关电源的集成控制由脉宽调制控制芯片UC3843及相关电路完成，利用单片机进行D/A转换，完成对输出电压的键盘设定和步进调整，同时由单片机A/D采集数据利用数码管显示出输出电压和电流。系统具有输出电压可调范围宽、噪声纹波电压低和DC-DC变换效率高等特点。此外，该系统还具有过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态。 关键字：DC- DC，整流滤波，脉宽调制，A/D采集，D/A转换Abstract：The stabilized voltage switching supply is designed and manufactured by DC-DC power transfer with isolation and feedback. The supply includes rectification and filtering circuit, DC-DC transfer unit, controller controlling circuit and liquid crystal display module. The swiching supply is controlled by pulse width modulation IC UC3843. The output voltage can be regulated step by step by a microcontroller, a key and a D/A converter. The output voltage and current of the switching supply are collected by a A/D converter and displayed in Nixie tubes. The switching supply have some advantage such as wide output voltage, low noise ripple, high transfer efficiency. In addition, the swiching supply can realize current foldback. Keyword：DC-DC transfer, rectification and filtering, , microcontroller, A/D collecting dat a，D/A converting 一、方案论证 图1为开关电源系统的结构图，从图中可以看出，系统分为三个部分：电路电源、控制回路和显示设定部分。
实训报告 题目名称：直流稳压电源电路 系部：电气与信息工程系专业班级：机制14-3 学生姓名：郭欣欣 学号：2013211171 指导教师：刘岩 完成日期：2018年1月17日
摘要 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。 本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件稳压电路将交流电压转化为直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件LM317稳压电路将220V交流电压转化为5V直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 关键词: 半波整流电容滤波稳压电路稳压系数纹波电压
目录 一、设计要求 (1) 二、原理分析与设计步骤 1.直流稳压电路结构的选择 (1) 2.交流变压器 (2) 3.整流电路 (2) 4.滤波电路 (2) 5.集成稳压电路 5.1集成稳压器件LM317 (3) 5.2 LM317典型接法 (4) 6.参数计算与器件选择 (4) 6.1电路参数计算 (4) 6.2元器件清单 (5) 三、实验步骤与测试结果 1.电路搭接与仪器调试 (6) 2.性能参数测试 2.1稳压系数的测量 (6) 2.2输出电阻的测量 (6) 2.3纹波电压的测量 (7) 2.4测量结果分析 (7) 四、实验小结 (7)
四川教育学院应用电子设计报告 课程名称：Protel99 电路设计系部：物理与电子技术系专业班级：应用电子技术0901 学生姓名：x x x 学号： 指导教师： 完成时间：
开关电源电路设计报告 一. 设计要求： 直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源，由于开关稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，适用性强，故选择设计可调开关稳压电源，其具体设计要求如下： （1）．所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调，输出电压U0=+6V —— +9V连续可调，输出额定电流为500mA； （2）．输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时，对各元器件不会产生影响； （3）．电路还必须简单可靠，有过流保护电路，能够输出足够大的电流。 二.方案选择及电路的工作原理 方案一： 首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压，然后经过电容滤波，然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管，最后整过电路形成一个通路，达到最终的效果。 方案二： 开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效
应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。 为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时，为了避免关断电流的过大形成过电压，导致IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。 利用IGBT的Vce设计过流保护电路
习题12 开关型稳压电源 开关型稳压电源中的调整管工作在开关状态，因而功耗小，电路效率高，体积小，重量轻。适用于大功率且负载固定、输出电压调节范围不大、负载对输出纹波要求不高的场合。现在开关型电源应用很广泛，有许多不同种类的开关稳压电源。 按调整管与负载连接方式可分为串联型和并联型。 按稳压控制方式可分为脉冲宽度调制型(PWM)、脉冲频率调制型(PFM)和混合型。 以下是简单实用开关稳压电源。 12.1脉冲宽度调制(PWM)电路MIC2194 脉冲宽度调制(PWM)电路MIC2194的外形及管脚如图12.1所示。 图12.1 脉冲宽度调制(PWM)电路MIC2194的外形及管脚 由MIC2194控制的串联型开关稳压电源如图12.2所示。改变R1或R2可以适当改变输出电压。Si4431A管脚及电路符号如图12.3所示。Si4431A主要参数如表12.1所示。5.2μH的电感线圈要加环形磁心，导线略大于1mm2。输出负电压采用图12.4所示电路。 表12.1 Si4431A主要参数 V DS(V) r DS (Ω) I D (A) -30 0.030 V GS= -10V -7.2 0.052 V GS= -4.5V -5.5 图12.2 MIC2194控制的串联型开关稳压电源
图12.3 Si4431A管脚及电路符号 图12.4 MIC2194控制的串联型开关稳压电源输出负电压12.2 MC34060控制的串联型开关稳压电源 MC34060外形及管脚如图12.5所示。 MC34060控制的串联型开关稳压电源如图12.6所示。 MC34060控制的串联型开关稳压电源测试结果如表12.2所示。
直流稳压电源设计实验报 告 Prepared on 22 November 2020
实训报告 题目名称：直流稳压电源电路 系部：电气与信息工程系 专业班级：机制 14-3 学生姓名：郭欣欣 学号： 指导教师：刘岩 完成日期： 2018年1月17日 摘要 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。 本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件稳压电路将交流电压转化为直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来 越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。直流稳 压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。本实验旨在利用交流变压器、整流环节、滤波环节和集成元件LM317稳压电路将220V交流电压转化为5V直流电压输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。 关键词:半波整流电容滤波稳压电路稳压系数纹波电压 目录 一、设计要求 (1) 二、原理分析与设计步骤 1.直流稳压电路结构的选择 (1) 2.交流变压器 (2) 3.整流电路 (2)
4.滤波电路 (2) 5.集成稳压电路 集成稳压器件LM317 (3) LM317典型接法 (4) 6.参数计算与器件选择 (4) 电路参数计算 (4) 元器件清单 (5) 三、实验步骤与测试结果 1.电路搭接与仪器调试 (6) 2.性能参数测试 稳压系数的测量 (6) 输出电阻的测量 (6) 纹波电压的测量 (7) 测量结果分析 (7) 四、实验小结 (7)
第1章概述................................................................................................................ - 2 - 第2章系统总体方案 .................................................................................................... - 4 - 2.1高频开关稳压电源的基本原理 (4) 2.2高频开关稳压电源总方案 (4) 2.3高频开关稳压电源的组成电路及功能 (5) 2.3.1 主电路.............................................................................................................. - 5 - 2.3.2 控制电路.......................................................................................................... - 6 - 2.3.3 保护电路.......................................................................................................... - 7 - 2.3.4 驱动电路.......................................................................................................... - 7 -第3章主电路设计........................................................................................................ - 8 - 3.1主电路形式选择 (8) 3.2高频变压器的参数 (8) 3.2.1原副边电压比n .............................................................................................. - 8 - 3.2.2磁芯的选取及变压器的结构........................................................................... - 8 - 3.2.3 变压器初、次级匝数.................................................................................... - 9 - 3.2.4 确定绕组的导线线径和导线股数 ................................................................ - 9 -3.3开关管的选择 (10) 第4章控制电路设计................................................................................................... - 11 - 4.1主电路 (11) 4.2控制电路的设计 (12) 4.2.1SG3525结构和功能介绍 ................................................................................ - 12 - 4.2.2 控制电路的设计............................................................................................ - 13 -4.3驱动电路的设计.. (14) 第5章系统性能测试与结果 ...................................................................................... - 16 - 5.1负载调整率测试 (16) 5.2电压调整率测试 (16) 5.3效率测试 (17) 5.4输出纹波电压及噪音测试 (17) 第6章心得体会............................................................................................................ - 18 -附录：总电路图............................................................................................................ - 19 -参考文献.......................................................................................................................... - 19 -电气与信息工程系课程设计评分表 ...................................................... 错误!未定义书签。
开关稳压电源和线性稳压电源 根据调整管的工作状态，我们常把稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源。 线性稳压电源，是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样，开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下的：开——电阻很小；关——电阻很大。 开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高，重量轻，可升、降压，输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态，所以噪声比较大。通过下图，我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理。如图所示，电路由开关K（实际电路中为三极管或者场效应管），续流二极管D，储能电感L，滤波电容C等构成。当开关闭合时，电源通过开关K、电感L给负载供电，并将部分电能储存在电感L以及电容C中。由于电感L的自感，在开关接通后，电流增大得比较缓慢，即输出不能立刻达到电源电压值。一定时间后，开关断开，由于电感L的自感作用（可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用），将保持电路中的电流不变，即从左往右继续流。这电流流过负载，从地线返回，流到续流二极管D的正极，经过二极管D，返回电感L的左端，从而形成了一个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间（即PWM——脉冲宽度调制），就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间，以保持输出电压不变，这就实现了稳压的目的。 在开关闭合期间，电感存储能量；在开关断开期间，电感释放能量，所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间，负责给电感L提供电流通路，所以二极管D叫做续流二极管。 在实际的开关电源中，开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时，电流很小；当开关闭合时，电压很小，所以发热功率U×I就会很小。这就是开关电源效率高的原因。 看过完两个关于电源的FAQ后，大家可能对电源的效率计算还不了解。在后面的FAQ中，我们将专门给大家介绍。 常见的用于开关电源的芯片有：TL494，LM2575，LM2673，34063，51414等等。