一种低输入DC-DC升压型开关电源的设计

DC-DC输出可调开关电源摘要本系统为DC-DC升降压变换器，由CPU最小系统模块、供电模块、升压模块、降压模块、液晶显示模块和辅助电路六部分组成。

选用SMT32F103作为主控制器，采用降压芯片LM2596-ADJ作为实现降压，将AD采集的输出电压和电流与预设值比较，然后通过DA调节输出电压电流，对于降压模式的下恒流或恒压工作状态也可通过按键进行切换，同时调节按键可实现输出电压或电流大小的变换；升压模块采用了LM2577-ADJ，手动滑动变阻器的阻值可调节输出电压；加入液晶显示系统工作模式和输出电压、电流；对于升降压的切换也可通过按键切换；供电电源提供了3.3V和12V，分别为CPU、液晶和运放偏置供电；辅助电路方便开发者的调试。

最终系统能够在手动切换工作模式的情况下输出预设的电压和电流，并显示出来。

关键词：DC-DC 升降压可调abstractThe system for the DC-DC buck converter, the minimum system CPU module, power supply module, boost module, step-down module, LCD display module and the auxiliary circuit six parts. SMT32F103 chosen as the main controller, buck chip LM2596-ADJ as enabling buck, the AD acquisition of output voltage and current compared with the preset value, then adjust the output voltage and current through the DA, the constant current mode buck or constant work status can also be switched through the button while adjusting key enables the size of the output voltage or current transformation; step-up module uses the LM2577-ADJ, manual sliding rheostat resistance adjustable output voltage; added liquid crystal display system working mode and the output voltage and current; the buck switch can also be switched by key; providing a 3.3V power supply and 12V, respectively, CPU, LCD bias supply and the op amp; facilitate the development of the secondary circuit debugging. Final system can output a preset voltage and current in the case of manual operating mode switch, and displayed.Key words：DC-DC Boosted、Reduce voltage Adjustable目录第一章绪论 (1)1.1 开关电源概述 (1)1.2 开关电源与线性电源比较 (1)1.3 开关电源发展趋势与应用 (1)第二章系统功能介绍 (2)第三章系统方案选取与框图 (3)3.1 系统整体框图 (3)3.2 系统方案选取 (3)第四章硬件电路设计 (6)4.1 主控制器 (6)4.2 供电模块 (7)4.3 降压模块电路设计 (8)4.4 升压模块电路设计 (10)4.5 液晶显示电路 (13)五硬件开发环境 (14)5.1 Altium Designer 09 (14)5.2 电源设计软件SwitchPro (14)5.3 电路板雕刻机LPKF ProtoMat E33 (15)675.4 电镀机LPKF MiniLPS (17)5.5 SMD精密无铅回焊炉ZB-2518H (17)第六章软件设计框图 (20)第七章系统调试 (21)参考文献 (22)总结致谢 (23)附录 (24)第一章绪论1.1 开关电源概述我们身边使用的任何一款电子设备都离不开它可靠的电源，计算机电源全面实现开关电源化于80年代，并率先完成计算机的电源更新换代，进入90年代，开关电源开始进入各种电子、电气设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已大面积使用了开关电源，更加促进了开关电源技术的迅猛发展。

摘要BOOST 电路,是一种DC-DC直流斩波电路，又称为升压型电路。

它可以是输出电压比输入电压高。

可以分为充电过程和放电过程。

本次采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOOST 电路的工作特性。

关键词：斩波电路、BOOST电路、导通、充电、放电BOOST circuit is a DC-DC DC chopper circuit, also known as the boost circuit. It can be the output voltage is higher than the input voltage. Can be divided into a process of charging and discharging processes. The matlab simulation analysis methods can be intuitive and detailed description of the the BOOST circuit from the start to reach a steady-state process of working, and various phenomena in depth analysis for us to really grasp the operating characteristics of the BOOST circuit.Keywords: chopper circuit, BOOST circuit is turned on, the charging and discharging目录前言 (1)1.系统方案设计 (2)2.电路的工作原理 (2)3.参数的计算 (3)3.1给定参数 (3)3.2计算L、C (3)3.3 二极管选型 (4)4．电路的分析 (4)5．matlab仿真分析 (6)6. 各模块功能及元器件选型 (7)6.1 TL494工作原理 (7)6.2 开关频率的计算 (9)7.系统总设计原理图 (10)7 设计结果与分析 (11)7.1 比较基准波形图 (11)7.2 TL494输出波形 (12)7.3输出纹波波形 (12)7.4 电感输出波形 (13)8实验小结 (14)参考文献 (14)前言在非隔离型DC-DC电路即各种直流斩波电路，根据电路的形式不同，可以分为降压型电路、降压型电路、丘克电路、Sepic型电路和Zeta型电路。

... 基于SG3525的DC/DC开关电源设计The Design of DC/DC Switching PowerSupply Based on SG3525... 毕业设计任务书题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、设计内容设计一个基于SG3525可调占空比的推挽式DC/DC开关电源，给出系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算。

二、基本要求1. 系统工作原理及设计思路。

2. 设计开关电源主电路。

3. 选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路。

4. 主要元器件的选择。

5. 利用saber进行系统仿真。

三、主要技术指标输入电压为DC10—35V，输入额定电压为12V，输出为360V，额定功率为500W。

电路以SG3525为控制芯片，使电源工作性能稳定，电源效率高。

四、应收集的资料及参考文献[1] 邹怀虚. 电源应用技术[M]. 北京：科学出版社.1998[2] 刘胜利. 现代高频开关电源实用技术[M]. 北京：电子工业出版社，2001五、毕业设计进度计划第1—2周：收集资料，完成系统工作原理及设计思路开题报告。

第3周：设计开关电源主电路。

第4—6周：选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路及主要元器件的选择。

第7周：中期检查。

第8—11周：利用saber进行系统仿真。

第12—13周：论文审核定稿。

第14—15周：答辩。

...毕业设计开题报告题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、研究背景21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。

开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。

从开关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。

功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。

DC-DC开关电源管理芯片的设计引言电源是一切电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性;而开关电源更为如此,越来越受到人们的重视;目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化,其功耗都比较大,要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高,必须采用高效率的DC/ DC开关稳压电源;目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化;具有各种控制功能的专用芯片,近几年发展很迅速集成化、模块化使电源产品体积小、可靠性高,给应用带来极大方便;从另一方面说在开关电源DC-DC变换器中,由于输入电压或输出端负载可能出现波动,应保持平均直流输出电压应能够控制在所要求的幅值偏差范围内,需要复杂的控制技术,于是各种 PWM控制结构的研究就成为研究的热点;在这样的前提下,设计开发开关电源DC-DC 控制芯片,无论是从经济,还是科学研究上都是是很有价值的;1. 开关电源控制电路原理分析DC－DC变换器就是利用一个或多个开关器件的切换,把某一等级直流输入电压变换成另—等级直流输出电压;在给定直流输入电压下,通过调节电路开关器件的导通时间来控制平均输出电压控制方法之一就是采用某一固定频率进行开关切换,并通过调整导通区间长度来控制平均输出电压,这种方法也称为脉宽调制PWM法;PWM从控制方式上可以分为两类,即电压型控制voltage mode control和电流型控制current mode control ;电压型控制方式的基本原理就是通过误差放大器输出信号与一固定的锯齿波进行比较,产生控制用的PWM信号;从控制理论的角度来讲,电压型控制方式是一种单环控制系统;电压控制型变换器是一个二阶系统,它有两个状态变量：输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流;二阶系统是一个有条件稳定系统,只有对控制电路进行精心的设计和计算后,在满足一定的条件下,闭环系统方能稳定的工作;图1即为电压型控制的原理框图;图1 电压型控制的原理框图电流型控制是指将误差放大器输出信号与采样到的电感峰值电流进行比较．从而对输出脉冲的占空比进行控制,使输出的电感峰值电流随误差电压变化而变化;电流控制型是一个一阶系统,而一阶系统是无条件的稳定系统;是在传统的PWM电压控制的基础上,增加电流负反馈环节,使其成为一个双环控制系统,让电感电流不在是一个独立的变量,从而使开关变换器的二阶模型变成了一个一阶系统;信号;从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统,外环由输出电压反馈电路形成,内环由互感器采样输出电感电流形成;在该双环控制中,由电压外环控制电流内环,即内环电流在每一开关周期内上升,直至达到电压外环设定的误差电压阂值;电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的,并且监测输出电感电流的动态变化,电压外环只负责控制输出电压;因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽;图2 电流型控制原理框图电流型控制模式有不少优点：线性调整率电压调整率非常好；整个反馈电路变成了一阶电路,由于反馈信号电路与电压型相比,减少了一阶,因此误差放大器的控制环补偿网络得以简化,稳定度得以提高并且改善了频响,具有更大的增益带宽乘积；具有瞬时峰值电流限流功能；简化了反馈控制补偿网络、负载限流、磁通平衡等电路的设计,减少了元器件的数量和成本,这对提高开关电源的功率密度,实现小型化,模块化具有重要的意义;当然了也有缺点,例如占空比大于50％时系统可能出现不稳定性,可能会产生次谐波振荡；另外,在电路拓扑结构选择上也有局限,在升压型和降压—升压型电路中,由于储能电感不在输出端,存在峰值电流与平均电流的误差;对噪声敏感,抗噪声性差等等;对于这样的缺点现在已经有了解决的方案,斜波补偿是很必要的一种方法;2．芯片内部模块的设计本目的是设计一个基于PWM控制的boost升压式DC-DC电源转换芯片,该芯片实现基于双环电压环和电流环一阶控制系统的电流模式PWM控制电路, 在该集成模块内将包括控制、驱动、保护、检测电路等;最后在电路系统基本框架的基础上,结合电力电子技术与微电子技术,采用采用BiCMOS工艺,具体针对DC-DC变换电路的实现进行研究;系统方面的设计以及系统框图和各个功能模块的设计思想图3 系统模块原理框图下面分别的介绍系统各个功能模块：①误差放大电路误差是用于调整变换器的高增益差分放大器;放大器产生误差信号,他被供给PWM比较器;当输出电压样本与内部电压基准比较并放大差值时产生误差信号;误差放大器的2号脚Vref就是基准电压产生的固定基准;② PWM比较器当来自电流取样信号,当然是电感电流和振荡器产生的补偿谐波想加后的电流信号,超过误差信号时,PWM比较器翻转,复位驱动锁存器断开电源开关,以此来控制开关管的开通与关断;③振荡器模块振荡器电路提供一定频率的时钟信号,以设置变换器工作频率,以及用于斜率补偿的定时斜升波;时钟波形为脉冲,而定时斜升波就是用于斜波补偿的,在电感取样端相加;④驱动器锁存器锁存器包括RS触发器与相关逻辑,它通过接通和断开驱动电路来控制电源开关的状态;来自锁存器的低输出电平把它断开;正常工作方式下,在时钟脉冲期间触发器被置为高电平,当PWM比较器输出变为高电平时锁存器复位;⑤软启动电路模块当整个系统刚启动时,电感产生一个很大的冲击电流,软启动让系统开始时不能在全占空比下启动,使输出电压以受控的上升速率增加至额定稳压点;设计思想是利用外接电容的充放电使得占空比慢慢提高,达到输出稳定的目的;⑥电流采样电路提供斜率补偿电流灵敏电压给PWM比较器;⑦保护电路模块监视电源开关的电流,若该值超过额定峰值,则该电路作用,重新开始软启动周期;3．设计中必须要考虑的几点细节问题①关于斜波补偿这是在上文提到过的电流控制型开关变换器中存在的根本性问题;电流控制型就是将实际的电感电流和电压外环设定的电流值分别接到ＰＷＭ比较器的两端进行比较,用来控制开关管;下面分析斜波补偿的原因;如下图分别是占空比大于50%和小于50%的尖峰电流控制的电感电流波形图;图4 斜坡补偿原理分析其中Ve是电压放大器输出的电流设定值,ΔI0是扰动电流,m1,m2分别是电感电流的上升沿及下降沿斜率;由图可知,当占空比小于50%时扰动电流引起的电流误差ΔI l变小了,而占空比大于50%时扰动电流引起的电流误差ΔI l变大了;所以尖峰电流模式控制在占空比大于50%时,经过一个周期会将扰动信号扩大,从而造成工作不稳定,这时需给删比较器加坡度补偿以稳定电路,加了坡度补偿,即使占空比小于50%,电路性能也能得到改善;因此斜坡补偿能很好的增加电路稳定性,使电感电流平均值不随占空比变化,并减小峰值和平均值的误差,斜坡补偿还能抑制次谐波振荡和振铃电感电流;这里就不再详细地说明,斜波补偿方面必须要确定补偿波形的斜率的精确大小,采用的方法就是建立系统模型,导出传递函数,计算出补偿斜率的值;这是很关键的一步;②关于软启动问题DC/ DC开关电源在启动过程中 ,容易产生浪涌电流 ,可能对电子系统产生损伤;为避免启动时输入电流过大,输出电压过冲,在设计中必须采用软启动电路,该方法的不足之处是 ,当输出电压的阈值未达到时 ,发生浪涌电流现象可能对电子系统造成损伤 ,而且在输出电压达到阈值之后 ,也可能因为偶然的过流使得电源多次重新启动;因此应采用基于周期到周期的电流限制门限来限制上电时的浪涌电流,并防止电源多次重新启动;如图5图5 软启动电路4.总结本文对开关电源工作原理进行了详细的分析,对芯片内部模块进行了设计,最后采用BiCMOS工艺对芯片进行实现;,对芯片系统方面的设计又整体的把握,详细的论述了芯片设计的思想,这种方法对其他领域的芯片系统设计又很大帮助,因此有很大意义;。

基于ESP32的DC-DC开关电源设计附源
程序
概述
本文介绍了一种基于ESP32开发板的DC-DC开关电源设计，
这种设计可以用于将输入电压转换为更低的电压以供电子设备使用。

本设计使用了XL4016E1作为升压转换器，具有高效率和较低的开
关功率损耗。

文章还包括附带的源码，支持读者进行进一步的开发
和改进。

设计原理
本设计使用了ESP32作为微控制器，用于控制升压转换器的开关管。

升压转换器采用了XL4016E1，作为DC-DC开关电源的核
心元器件。

整个电路的设计采用了贴片技术，减小了电路板面积和
线路长度，提高了稳定性和可靠性。

除了升压转换器外，电路板上
还有电压检测电路、输出端滤波电路和保护电路等部分。

源码分析
附带的源码包括了开关管控制程序以及电压测量程序。

其中，
开关管控制程序利用了ESP32的GPIO口实现了对开关管的控制，
控制开关管的通断，从而控制升压转换器的输出电压。

电压测量程序包括了ESP32内置ADC的调用，可以实现对输入电压和输出电压的测量。

整个源码结构清晰，逻辑简单明了，易于理解。

总结
基于ESP32的DC-DC开关电源设计具有体积小、效率高、可靠性好的特点，并且具有良好的开发可扩展性。

附带的源码方便了读者进行进一步的学习和改进。

这种电源设计可以广泛应用于各种电子设备，例如IoT设备、便携式电子产品等。

升压式DC／DC变换器的研究与设计李亚雄摘要如今，随着手机、相机以及平板电脑等各种便携式数码电子产品的快速发展和市场的不断扩大，电子产品扮演着人们日常生活中举足轻重的地位。

电源管理芯片，作为整个电子系统中不可或缺的组成部件，其发展和需求量都得到了迅猛增加。

由于具有转换效率高、小体积是等特点，DC/DC变换器被广泛应用于各种便携式电子产品中。

本文通过分析和研究DC/DC 变换器的三种基本的拓扑结构和工作原理，设计了一款升压式DC/DC变换器。

该升压式DC/DC变换器的输入电压范围为2.7 V-5.5 V，可应用于锂离子电池供电的各种便携式电子产品中，稳定输出电压高达18 V，最大负载电流可达200 mA。

电路调制采用电压控制PWM方式，内建振荡器的频率为1.5 MHz。

为提高系统效率采用同步整流技术。

并且研究了升压型变换器的模型建立，设计了欠压锁定、过温关断等保护电路提升了系统的稳定性。

本文完成了带隙基准电压源、LDO稳压器、PWM比较器、误差放大器、钳位电路、振荡器、系统补偿电路等DC/DC变换芯片控制电路的子模块的设计。

电路基于0.35 μm BCD6S 工艺，使用Cadence Spectre仿真工具完成了系统的仿真验证。

仿真结果表明本文设计的升压式DC/DC变换器切实可行，各项性能均能达到设计目标。

关键词：DC/DC变换器；升压式；设计；仿真；1 引言日常使用的便携式电子产品需要多种电压，但是这些产品通常只能由一组电池供电，所以其必须通过DC/DC 变换器供给所需要的各种直流电压。

依据输入电路与输出电路的之间关系，DC/DC变换器可分为升压型(Boost)、降压型(Bulk)，升压-降压型(Boost-Bulk)和反相型(CuK)DC/DC变换器[1]。

Boost 型DC/DC变换器技术尤其是数控Boost 型DC/DC变换器技术是一门实践性非常强的工程技术，其应用服务于各行各业。

如今Boost 型DC/DC变换器技术融合了电子、系统集成、电气、材料和控制理论等诸多学科领域。

电了技术课程设计报告设计课题：基于UC3843的升压型DC-DC设计专业班级：_____________________学生姓名：_______________________指导教师：_______________________设计时间：_______________________目录 一 设计任务与要求 ...................................... .. (3)二 集成稳压电源和开关电源的区别 ...................................... (3)2.1 集成稳压器的组成 ............3 2.2 开关电源的组成 ..............5 三 开关电源的分类 ...................................... .. (5)四 常见开关电源的介绍 ...................................... .. (6)4.1 基本电路 ....................6 4.2 单端反激式开关电源 ..........7 4.3 单端正激式开关电源 ..........8 4.4 自激式开关稳压电源 ..........9 4.5 推挽式开关电源 ..............9 4.6 降压式开关电源 ..............10 4.7 升压式开关电源 ..............11 4.8 反转式开关电源 ..............11 五 升压开关电源设计并计算参数...................................... .. (1)1 5.1 Boost 变换器 ................12 5.2 uc3843 的介绍 ...............13 5.3 电路参数设计 ................. . (1)4 六 原理图和 PCB 图清单........................... . (1)5 6.1 原理图 .......................15 6.2 元件清单 ..............16 6.3 pcb 图 ........................16七 性能测试结果分析...................................... (1)8 八. 结论与心得 ...................................... (19)九. 参考文献 ........................................... 1 9基于UC3843的升压型 DC-DC 设计 一、设计任务与要求1 •掌握PCB 制板技术、焊接技术、电路检测以及集成电路的使用方法。

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一种DC-DC升压型开关电源的低压启动方案
作者：张海瑞张涛
来源：《现代电子技术》2011年第16期
摘要：设计了一种DC-DC升压型开关电源的低压启动电路，该电路采用两个在不同电源电压范围内工作频率较稳定的振荡器电路，利用电压检测模块进行合理的切换，解决了低输入电压下电路无法正常工作的问题，并在0.5μmCMOS工艺库（V thN=0.72V,V thP=-0.97V）下仿真。

仿真结果表明，在0.8V低输入电压时，通过此升压型开关电源，可以将V DD升高至
3.3V。

关键词：开关电源；环形振荡器；低压启动
中图分类号：TN710-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)16-0192-03。

本科毕业设计（2012届）题目DC/DC升压电源模块的设计系电子工程专业班级学号学生姓名指导教师完成日期诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《DC/DC升压电源模块的设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：年月日摘要DC/DC变换器是将一种直流电压变换为另一种所需的直流电压(固定或可调)。

这种技术被广泛应用于计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业中，变换器还需要符合上述领域的安全标准。

本文重点讲述了DC-DC升压型变换器的工作原理，描述了DC-DC变换器的控制方法，同时，详细阐述了脉宽调制中电压控制模式和电流控制模式的基本原理，分析比较了它们各自的优缺点。

本文设计了一款采用峰值电流控制型脉宽调制芯片UC3842设计的Boost升压型DC-DC变换电路，外接元器件少，控制灵活方便，输出电压稳定可调。

在系统的硬件部分设计中，有三个部分组成，主要涉及到Boost拓扑结构电路、脉宽调制控制驱动电路、反馈闭环电路。

在设计、制作、调试完整机之后，本系统基本能够达到预期的要求：1.在输入电压15V-20V范围内输出电压在32-55V；2.最大输出电流达到1A；3.DC/DC变换器的效率>70%。

关键词：升压型DC/DC变换器；电流控制；电压控制；脉宽调制ABSTRACTDC-DC converter is one DC voltage is transformed into another DC voltage required (fixed or adjustable). This technology is widely used in computers, office automation equipment, industrial instrumentation, military, aerospace and other fields related to national economy sectors, the converter also need to meet safety standards in these areas.This paper focuses on the working principle of step-up DC-DC converter. Describes the DC-DC converter control method.At the same time, expounds the pulse width modulation of voltage control mode and the basic principle of current control model, and analyses their advantages and disadvantages.This paper designs a using current peak control mode pulse width modulation UC3842 chip design Boost booster type DC-DC transform circuit，less External components, control is flexible and convenient, the output voltage stability can be adjusted.There are three parts of hardware in the system design, mainly related to the Boost topology circuit, PWM control circuit, feedback loop circuit.In the design, production and testing after the system achieves the desired requirements: 1.The input voltage range of 15V-20V Output voltage 32-55V; 2.The maximum output current of 1A; 3.DC-DC Converter efficiency> 70%.Keywords: Step-up DC/DC converter; current control; voltage control; Pulse width modulation目录1 绪论............................................. 错误！未定义书签。